1、(时间：45 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 7 分，共计 42 分，每小题只有一个选项符合题意)1如图所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在 A、B 间摆动过程中，由 A 摆到最低点 C时，摆线拉力的大小为 F1，摆球加速度大小为 a1；由 B 摆到最低点C 时，摆线拉力的大小为 F2，摆球加速度大小为 a2，则()AF1F2，a1a2BF1F2，a1a2CF1F2，a1a2DF1F2，a1a2解析：绳的拉力、洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直，不做功只有重力做功，所以a1a2，当单摆由 A 摆到最低点 C 时，绳的拉
2、力和洛伦兹力方向相同，由 B 摆到最低点C 时，绳的拉力与洛伦兹力方向相反，故 F1F2.答案：B2粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的 4 倍与 2 倍，两粒子均带正电，让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动已知磁场方向垂直纸面向里以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是()解析：甲、乙粒子都带正电，则粒子的运动轨迹相外切，甲运动的轨迹半径 r 甲m甲v甲q甲B，乙运动的轨迹半径 r 乙m乙v乙q乙B，则 r 甲2r 乙，所以 C、D 选项一定错误；用左手定则判定粒子的运动方向，可知 A 正确答案：A3(2012 年徐州模拟)如图所示是某粒子速度选择器的示意图，在一半径为
3、R10 cm的圆柱形桶内有B104 T的匀强磁场，方向平行于轴线，在圆柱形桶某一直径的两端开有小孔，作为入射孔和出射孔粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出现有一粒子源发射比荷为 qm21011C/kg 的阳离子，粒子束中速度分布连续，不计重力当角 45时，出射粒子速度 v 的大小是()A.2106 m/s B2 2106 m/sC2 2108 m/s D4 2106 m/s解析：由题意，粒子从入射孔以 45角射入匀强磁场，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动能够从出射孔射出的粒子刚好在磁场中运动14周期，由几何关系知 r 2R，又 rmvqB，vqBrm 2 2106 m/s.B 项正确
4、答案：B4如图所示，一个质量为 m、电荷量为q 的带电粒子，不计重力，在 a 点以某一初速度水平向左射入磁场区域 I，沿曲线 abcd 运动，ab、bc、cd 都是半径为 R 的圆弧粒子在每段圆弧上运动的时间都为 t.规定垂直纸面向外的磁感应强度方向为正，则磁场区域、三部分的磁感应强度 B 随 x 变化的关系可能是图中的()解析：由左手定则可知，、三部分的磁感应强度方向分别向外、向里和向外，即正、负和正，故 B、D 错由于粒子做匀速圆周运动，所以14T m2qBt，故 Bm2qt，C 正确答案：C5质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场如图所示为质谱仪的原理图设想有一个静止的质量为 m、
5、带电荷量为 q 的带电粒子(不计重力)，经电压为 U 的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为 B 的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的 P 点，设 OPx，则在下图中能正确反映 x 与 U 之间的函数关系的是()解析：带电粒子先经加速电场加速，故 qU12mv2，进入磁场后偏转，OPx2r2mvqB，两式联立得，OPx8mUB2q U，所以 B 为正确答案答案：B6(2010 年重庆高考)如图所示，矩形 MNPQ 区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有 5 个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示.粒
6、子编号质量电荷量(q0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，从图中 a、b、c 处进入的粒子对应表中的编号分别为()A3、5、4 B4、2、5C5、3、2 D2、4、5解析：由带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹并结合左手定则可知，a、b、c 三个带电粒子分别带正、正、负电荷，而 a、b、c 三个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为 r1r2r3232，由 RmvqB可知五个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为122332，所以 a、b、c 三个带电粒子分别是编号 2、4、5 三个，D 正确答案：D二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 7 分
7、，共计 28 分，每小题有多个选项符合题意，全部选对的得 7 分，选对但不全的得 4 分，错选或不答的得 0 分)7劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示这台加速器由两个铜质 D 形盒 D1、D2 构成，其间留有空隙下列说法正确的是()A离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量解析：离子在磁场中做匀速圆周运动，速度越大，轨道半径越大，所以离子要从加速器的中心附近进入加速器洛伦兹力总是垂直于速度的方向，所以磁场是不对离子做功的，它的作用只是改变离子的速度方向，而电场的作用才是加速离子，使之获得能量由此可见，选项 A、D
8、 是正确的答案：AD8带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹如图所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a 和 b 是轨迹上的两点，匀强磁场 B 垂直于纸面向里该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是()A粒子先经过 a 点，再经过 b 点B粒子先经过 b 点，再经过 a 点C粒子带负电D粒子带正电解析：由于粒子的速度减小，所以轨道半径不断减小，所以 A 对、B 错；由左手定则得粒子应带负电，C 对、D 错答案：AC9某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场，A、B 两个物块叠放在一起，并置于光滑水平地面上物块 A 带正电，物块 B为不带电的
9、绝缘块水平恒力 F 作用在物块 B 上，使 A、B 一起由静止开始向左运动则在 A、B 一起向左运动的过程中()AA 对 B 的压力变小BA 对 B 的压力变大CB 对 A 的摩擦力不变DB 对地面的压力变大解析：根据左手定则可判断 A 受到的洛伦兹力的方向竖直向下，所以，A 对 B 的压力变大，B 对地面的压力也变大，对于 A、B 整体来讲，向左做匀加速直线运动的加速度不变，故 B 对 A 的静摩擦力不变答案：BCD10(2011 年浙江理综)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子图中板 MN 上方是磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为 2d 和
10、d的缝，两缝近端相距为 L.一群质量为 m、电荷量为 q，具有不同速度的粒子从宽度为 2d 的缝垂直于板 MN 进入磁场，对于能够从宽度为 d 的缝射出的粒子，下列说法正确的是()A粒子带正电B射出粒子的最大速度为qB3dL2mC保持 d 和 L 不变，增大 B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D保持 d 和 B 不变，增大 L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大解析：由左手定则可知粒子带负电，A 错；粒子运动最大半径为 R3dL2，由 qvBmv2r得 vmaxqBRm qB3dL2m，B 对；粒子运动最小半径 rL2，vminqBrm qBL2m，则 vmaxvmin3qBd2m，d
11、 和 L 不变，增大 B，(vmaxvmin)增大，C 正确，同理 D 错误答案：BC三、计算题(本题共 2 小题，共计 30 分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(15 分)在研究性学习活动中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图所示abcd 是一个边长为 L 的正方形盒子，在 a 处和 cd 边的中点 e 处各有一个小孔，e 外有一能显示粒子从 e 孔射出的荧光屏 M.盒子内有一方向垂直于 abcd 平面的匀强磁场，磁感应强度为 B.粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可忽略，先
12、让粒子经过电压为 U 的电场加速，然后粒子立即由 a 孔射入盒内，粒子经磁场偏转后恰好从e 孔射出不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力问：你认为该同学的设计方案可行吗？若可行，求出带电粒子的比荷；若不可行，说明你的理由解析：可行设粒子经电场加速后离开电场时速度为 v，根据动能定理：qU12mv2粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示，设圆周半径为 R，由几何关系可得(LR)2(L/2)2R2qvBmv2R联立解得qm 128U25B2L2.答案：可行 qm 128U25B2L212(15 分)(2012 年盐城模拟)在真空中，半径为 R 的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，在此区域外围足够大空间有垂直纸面向里的大小也为 B 的匀强磁场，一个带正电的粒子从边界上的 P 点沿半径向外，以速度 v0 进入外围磁场，已知带电粒子质量 m21010kg，带电量 q5106C，不计重力，磁感应强度 B1 T，粒子运动速度 v05103 m/s，圆形区域半径 R0.2 m，试画出粒子运动轨迹并求出粒子第一次回到 P 点所需时间(计算结果可以用 表示)解析：由洛伦兹力提供向心力：qv0Bmv20rr0.2 mR轨迹如图所示T2rv0 8105s运动周期为 t2T16105s答案：轨迹见解析图 16105s 高考资源网w w 高 考 资源网