2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-1重難強(qiáng)化訓(xùn)練4 Word版含解析

1、重難強(qiáng)化訓(xùn)練(四)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1.如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，將帶正電的小球在場(chǎng)中靜止釋放，最后落到地面上。關(guān)于該過(guò)程，下述說(shuō)法正確的是()a小球做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)b小球減少的電勢(shì)能等于增加的動(dòng)能c電場(chǎng)力和重力做的功等于小球增加的動(dòng)能d若保持其他條件不變，只減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，小球著地時(shí)動(dòng)能不變c重力和電場(chǎng)力是恒力，但洛倫茲力是變力，因此合外力是變化的，由牛頓第二定律知其加速度也是變化的，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理和功能關(guān)系知，選項(xiàng)b錯(cuò)誤，選項(xiàng)c正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，小球落地時(shí)的水平位移會(huì)發(fā)生變化，則電場(chǎng)

2、力所做的功也會(huì)隨之發(fā)生變化，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。2.如圖所示，在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，射出時(shí)粒子的動(dòng)能減小了。為了使粒子射出時(shí)比射入時(shí)的動(dòng)能大，在不計(jì)重力的情況下，可以采取的辦法是()a增加粒子射入時(shí)的速度b增加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度c增加電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度d改變粒子的帶電性質(zhì)，不改變所帶的電荷量c由題意可知帶電粒子帶正電，且洛倫茲力大于電場(chǎng)力，電場(chǎng)力做負(fù)功，為使帶電粒子動(dòng)能增加，應(yīng)該使粒子向下偏轉(zhuǎn)，減小洛倫茲力或增大電場(chǎng)力，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤，c正確；若只改變粒子電性，粒子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力方向都變得與原來(lái)相反，大小關(guān)系不變，向下偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力依然做負(fù)

3、功，動(dòng)能減小，d項(xiàng)錯(cuò)誤。3如圖所示，某種帶電粒子由靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為u1的電場(chǎng)加速后，射入水平放置、電勢(shì)差為u2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過(guò)兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則粒子入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的m、n兩點(diǎn)間的距離d隨著u1和u2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng))()ad隨u1變化，d與u2無(wú)關(guān)bd與u1無(wú)關(guān)，d隨u2變化cd隨u1變化，d隨u2變化dd與u1無(wú)關(guān)，d與u2無(wú)關(guān)a帶電粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，可將射出電場(chǎng)的粒子速度v分解成初速度方向與加速度方向，設(shè)出射速度與水平夾角為，則有：cos ，而在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

4、設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的半徑為r，由幾何關(guān)系得，半徑與直線mn夾角正好等于，則有：cos ，所以d，又因?yàn)榘霃焦絩，則有d。故d隨u1變化，d與u2無(wú)關(guān)，故a正確，b、c、d錯(cuò)誤。4.如圖所示，甲是一個(gè)帶正電的小物塊，乙是一個(gè)不帶電的絕緣物塊，甲、乙疊放在一起靜置于粗糙的水平地板上，地板上方空間有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)用水平恒力拉乙物塊，使甲、乙一起保持相對(duì)靜止向左加速運(yùn)動(dòng)，在加速運(yùn)動(dòng)階段，下列說(shuō)法正確的是()a甲對(duì)乙的壓力不斷增大b甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷增大c乙對(duì)地板的壓力不斷增大d甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小acd對(duì)甲、乙兩物塊受力分析，甲物塊受豎直向下的洛倫茲力不斷增大，乙物塊對(duì)地板的壓

5、力不斷增大，甲、乙一起向左做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；甲、乙兩物塊間的摩擦力大小等于ffm甲a，甲、乙兩物塊間的摩擦力不斷減小。故a、c、d正確。5.如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是()ad帶電圓環(huán)在磁場(chǎng)中受到向上的洛倫茲力，當(dāng)重力與洛倫茲力相等時(shí)，圓環(huán)將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，a正確；當(dāng)洛倫茲力大于重力時(shí)，圓環(huán)受到摩擦力的作用，并且隨著速度的減小而減小，圓環(huán)將做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，d正確；如果重力大于洛倫茲力，圓環(huán)也

6、受摩擦力作用，且摩擦力越來(lái)越大，圓環(huán)將做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故b、c錯(cuò)誤。6如圖所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平向里，一帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過(guò)軌道端點(diǎn)p進(jìn)入板間恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)使球從軌道上較低的b點(diǎn)開(kāi)始滑下，經(jīng)p點(diǎn)進(jìn)入板間，在之后運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)()a小球的重力勢(shì)能可能會(huì)減小b小球的機(jī)械能可能不變c小球的電勢(shì)能一定會(huì)減小d小球動(dòng)能可能減小ac若小球帶正電，則小球從a點(diǎn)滑下時(shí)qvbqemg，再?gòu)腷點(diǎn)滑下，v減小，小球向下偏轉(zhuǎn)，小球重力勢(shì)能、電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加。若小球帶負(fù)電，則小球從a點(diǎn)滑下時(shí)qeqvbmg，再?gòu)腷點(diǎn)滑下，

7、v減小，粒子向上偏，則小球重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能增加，故選項(xiàng)a、c正確。二、非計(jì)算題(共14分)7(14分)如圖所示，在xoy直角坐標(biāo)系中，第象限內(nèi)分布著方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第象限內(nèi)分布著方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。初速度為零、帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子經(jīng)過(guò)電壓為u的電場(chǎng)加速后，從x軸上的a點(diǎn)垂直于x軸進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后過(guò)y軸上的p點(diǎn)且垂直于y軸進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)并擊中x軸上的c點(diǎn)。已知oaocd.求電場(chǎng)強(qiáng)度e和磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小。(粒子的重力不計(jì))解析設(shè)帶電粒子經(jīng)電壓為u的電場(chǎng)加速后速度為v，由動(dòng)能定理有qumv2帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，洛倫茲力提供

8、向心力，由牛頓第二定律有qbv依題意可知：rd聯(lián)立解得b帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)時(shí)間t從p點(diǎn)到達(dá)c點(diǎn)。由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有dvtdat2又qema聯(lián)立解得e。答案 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1(多選)如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)e和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b，在豎直平面內(nèi)從a點(diǎn)沿ab、ac方向拋出兩帶電小球，不考慮兩帶電小球間的相互作用，兩小球所帶電荷量始終不變，關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()a沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運(yùn)動(dòng)b若沿ab運(yùn)動(dòng)的小球做直線運(yùn)動(dòng)，則該小球帶正電，且一定是勻速運(yùn)動(dòng)c若沿ac運(yùn)動(dòng)的小球做直線運(yùn)動(dòng)，則該小球帶負(fù)電

9、，可能做勻加速運(yùn)動(dòng)d兩小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能均保持不變ab沿ab拋出的帶電小球受重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力，根據(jù)左手定則，可知，只有帶正電，受力才能平衡，而沿ac方向拋出的帶電小球，由上分析可知，小球帶負(fù)電時(shí)，受力才能平衡，因速度影響洛倫茲力大小，所以若做直線運(yùn)動(dòng)，則必然是勻速直線運(yùn)動(dòng)，故a、b正確，c錯(cuò)誤；在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，因電場(chǎng)力做功，導(dǎo)致小球的機(jī)械能不守恒，故d錯(cuò)誤。2如圖所示的區(qū)域中存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，二者平行但方向相反。質(zhì)量為m，所帶電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)沿電場(chǎng)方向以初速度v0射入場(chǎng)區(qū)，下列關(guān)于該粒子的說(shuō)法正確的是()a所受洛倫茲力越來(lái)越小b速度方向保持不變c所受電場(chǎng)力越來(lái)越小d

10、向右的最大位移為d因v0與b平行，故該粒子不受洛倫茲力，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；因所受電場(chǎng)力與v0方向相反，故經(jīng)一定時(shí)間后，速度方向可能改變，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；因電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，故粒子所受電場(chǎng)力不變，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知qelm，得lm，故選項(xiàng)d正確。3.(多選)質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖所示。離子源s可以發(fā)出各種不同的正離子束，離子從s出來(lái)時(shí)速度很小，可以認(rèn)為是靜止的離子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中實(shí)線框所示)，并沿著半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)照相底片上的p點(diǎn)，測(cè)得p點(diǎn)到入口處s1的距離為x。下列說(shuō)法中正確的是()a若離子束是同位素，則x越大，離子的質(zhì)量越大

11、b若離子束是同位素，則x越大，離子的質(zhì)量越小c只要x相同，則離子的質(zhì)量一定相同d只要x相同，則離子的比荷一定相同ad加速電場(chǎng)中，由qumv2得，離子出電場(chǎng)時(shí)速度v。在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，離子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，又由qvb，得m.若離子束是同位素，即q相等，則x越大，離子的質(zhì)量m越大，a正確；由上式可得，所以只要x相同，則離子的比荷一定相同，故d正確。4如圖所示，在第象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為e，在第、象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。有一個(gè)帶電粒子以垂直于x軸的初速度v0從x軸上的p點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)中，并且恰好與y軸的正方向成45°角進(jìn)入磁場(chǎng)，又恰好垂直于x軸進(jìn)

12、入第象限的磁場(chǎng)。已知op之間的距離為d，則帶電粒子在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過(guò)x軸時(shí)，在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為()ab(25)c(2) d(2)d帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。由題意知，帶電粒子到達(dá)y軸時(shí)的速度vv0，這一過(guò)程的時(shí)間t1，又由題意知，帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)軌道半徑r2d。故知帶電粒子在第象限中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2，帶電粒子在第象限中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t3，故t總(2)，d項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5.(12分)如圖所示，在x軸上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于紙面向外；在x軸下方存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向與xoy平面平行，且與x軸成45°夾角。一質(zhì)量為m、電荷

13、量為q(q0)的粒子以初速度v0從y軸上的p點(diǎn)沿y軸正方向射出，一段時(shí)間后進(jìn)入電場(chǎng)，進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度方向與電場(chǎng)方向相反；又經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t0，磁場(chǎng)的方向變?yōu)榇怪庇诩埫嫦蚶?，大小不變。不?jì)重力。(1)求粒子從p點(diǎn)出發(fā)至第一次到達(dá)x軸時(shí)所需的時(shí)間；(2)若要使粒子能夠回到p點(diǎn)，求電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值。解析(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為r，運(yùn)動(dòng)周期為t，根據(jù)洛倫茲力公式及圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有qv0bmt依題意，粒子第一次到達(dá)x軸時(shí)，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，所需時(shí)間為t1t，求得t1。(2)粒子進(jìn)入電場(chǎng)后，先做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到速度減小為0，然后沿原路返回做勻加速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)x軸時(shí)速度大小仍為v0，設(shè)粒子

14、在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為t2，加速度大小為a，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e，有qemav0at2得t2根據(jù)題意，要使粒子能夠回到p點(diǎn)，必須滿(mǎn)足t2t0得電場(chǎng)強(qiáng)度最大值e。答案(1)(2)6(14分)如圖所示，虛線mn左側(cè)是水平正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b；mn右側(cè)有豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(如圖中豎直線，方向未標(biāo)出)和垂直于紙面的勻強(qiáng)磁強(qiáng)b(未知)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的點(diǎn)電荷，從mn左側(cè)的場(chǎng)區(qū)沿與電場(chǎng)線成角斜向上的直線勻速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)mn上的a點(diǎn)進(jìn)入右側(cè)的場(chǎng)區(qū)，恰好在豎直面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)mn上的p點(diǎn)進(jìn)入左側(cè)場(chǎng)區(qū)。已知mn右側(cè)的電場(chǎng)對(duì)mn左側(cè)無(wú)影響，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，靜電力常量為k。(1)判斷電荷q的電性并求出mn左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)e1；(2)求b的大小和方向，右側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)e2的大小和方向；(3)求出電荷穿過(guò)p點(diǎn)剛進(jìn)入左側(cè)場(chǎng)區(qū)時(shí)加速度a的大小和方向。解析(1)點(diǎn)電荷在mn左側(cè)場(chǎng)區(qū)勻速運(yùn)動(dòng)，受力如圖所示，根據(jù)左手定則可知，q一定帶正電。由根據(jù)平衡條件得：qvb cos mg，qvb sin qe1解得：e1tan 。(2)點(diǎn)電荷在右側(cè)區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則重力與電場(chǎng)