安徽省太和中学2016-2017学年高二物理上学期第三次月考试题

14．（10分）如图所示，有一矩形区域abcd，水平方向ab边长L1=3m，竖直方向ad边长L2=1m，一电荷量为q=1×10C，质量为m=6×10kg的带正电的粒子由a点沿ab方向以大小为2m/s的速度v进入该区域．当该区域存在与纸面垂直的匀强磁场时，的运动轨迹恰好通过该区域的几何中心O点，不计粒子力，求：

L2 O -5

-6

粒子

a v L1 b 的重

（1）匀强磁场的磁感应强度大小和方向； （2）粒子通过磁场区域所用的时间．

15．（12分）如图所示是半径为R的半圆柱形容器的横截面，在其直径的两端沿母线开有狭缝a和b，整个容器处于高真空环境中，有大量的质量为m、电荷量为q的正离子以较大的恒定速度v0从狭缝a源源不断地沿直径ab射入容器，接着又从狭缝b穿出，若从某时刻开始计时，容器中出现垂直于纸面向里的大小从零逐渐增大的磁场，出现下述现象：一会儿没有离子从b缝穿出，一会儿又有离子从b缝穿出，而且这种情况不断地交替出现．若离子在容器中与圆柱面相碰时既没有电荷量损失，又没有动能损失，而与直径相碰时便立即被器壁完全吸收，另外由于离子的速度很快，而磁场增强得很慢，可以认为各个离子在容器中运动的过程磁场没有发生变化，同时不计重力的影响，试求： （1）出现磁场后，第一次从b缝穿出的离子在容器中运动的时间； （2）出现磁场后，第二次有离子从b缝穿出时磁场的磁感应强度．

16．（16分）如图所示，在坐标系xOy的第一限内虚线OC的上方存在垂直纸面向里的匀强场，磁感应强度大小为B0，第四象限内存在磁

象磁感

d c 5

应强度大小未知、方向垂直纸面向里的匀强磁场，第三象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在x轴负半轴上有一接收屏GD，GD＝2OD＝2d．现有一带电粒子(不计重力)从y轴上的A点，以初速度

v0水平向右垂直射入匀强磁场，恰好垂直OC射出，并从x轴上的P点(未画出)进入第四象限内的匀

强磁场，粒子经磁场偏转后又垂直y轴进入匀强电场并被接收屏接收，已知OC与x轴的夹角为37°，

OA＝

2d，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求： 5qm（1）粒子的带电性质及比荷；

（2）第四象限内匀强磁场的磁感应强度B的大小； （3）第三象限内匀强电场的电场强度E的大小范围．

太和中学高二上学期第三次月考

物理试题参考答案

一、选择题（每题4分，共40分．1～6题为单选题，7～10题多选题．） 1．【答案】B

【解析】地理的北极是地磁场的南极，地理的南极是地磁场的北极。由题意知，地磁场的N极朝南，根据安培定则，大拇指指向地磁场的N极，则四指的绕向即为电流的方向，即安培假设中的电流方向应该是由东向西垂直磁子午线，故B正确，ACD错误。 2．【答案】B

【解析】安培力的计算公式为F＝BILsinθ，其中θ表示磁场方向与通电直导线之间的夹角，本题中θ变小，所以安培力变小；根据左手定则，安培力既垂直于磁场方向，又垂直于电流方向，即安培力垂直于磁场和电流所构成的平面，本题中安培力的方向不变，始终垂直于纸面所在平面．综上分析，只有选项B正确． 3．【答案】D

【解析】磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是磁场本身性质的反映，其大小由磁场以及磁场中的位置决定，与F、I、L都没有关系，B?F只是磁感应强度的定义式．同一通电导体受IL到的磁场力的大小由所在处B和放置的方式共同决定，所以ABC都是错误的；磁感应强度的方向就是该处小磁针N极所受磁场力的方向，所以D正确．故选D． 4．【答案】B

6

【解析】设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r，线速度大小为v，根据洛伦兹力提供向心力

mv2Brq有Bvq＝，可得v＝∝r，可见，轨道半径越大，表示粒子的线速度越大，考虑到轨道半径R1

rm＞R2，可知粒子从Ⅰ区域穿过铝板进入Ⅱ区域，选项D错误；知道粒子的运动方向、磁场方向和安培力的方向，结合左手定则可以判断出粒子带负电，选项A错误；根据粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期的计算公式T＝

2πm可知，粒子在Ⅰ、Ⅱ区域的运动周期相同，运动时间也相同，选

Bq项B正确；根据ma＝Bvq可得a＝错误． 5．【答案】A

Bvq，粒子在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速率不同，加速度也不同，选项Cm【解析】通电长直导线P、Q在O点产生的磁场的磁感应强度等大反向，两磁场的合磁感应强度为0，通电长直导线R在O点产生的磁场的磁感应强度为

kIkI，三磁场叠加的合磁感应强度大小为，3a3a2

2

2evkI其方向由O指向P，磁场力F＝evB＝，方向垂直纸面向里，选项A正确．

3a6．【答案】C

【解析】带电粒子在磁场中运动时，由于粒子受力一直与运动方向相互垂直，故洛伦兹力不做功，故A错误；当粒子匀速运动时，由平衡条件可知，Bqv?mg，解得v?mg，故B错误，C正确；qB根据B中公式可得，增大B时，匀速运动的速度减小；而在运动过程中由于洛伦兹力不做功，只有重力做功，则根据机械能守恒可知，下降的高度应减小，故D错误。 7．【答案】AD

【解析】带电粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹，由左手定则可知该束带电粒子带正电，A选项正确；在速度选择器中，带正电的粒子受向下的磁场力，则必受向上的电场力，所以上极板带负电，B选项错误；由于在速度选择器中粒子做匀速直线与的，所以qvB1?qE,v?E，C选项错误；B1v2qvE?带电粒子由左端射入质谱仪后做匀速圆周运动，由qvB2?m，解得?，粒子打

mRB2RB1B2R在胶片上的位置越靠近狭缝S0，R越小，而E、B1、B2不变，所以粒子的比荷8．【答案】BC

q越大，D选项正确。 m 7

2qBRvm【解析】当粒子从D形盒中出来时速度最大，根据qvmB?m，得vm?，那么质子获得

mR的最大动能EKm2?mq2B2R2，则最大动能与交流电压U无关．故A错误．根据T?，若只增大?Bq2m交变电压U，不会改变质子在回旋加速器中运行的周期，但加速次数减少，则运行时间也会变短．故B正确．根据T?2?m，若磁感应强度B增大，那么T会减小，只有当交流电频率f必须适当增大Bq2?m知，Bq才能正常工作．故C正确．带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等，根据T?换用α粒子，粒子的比荷变化，周期变化，回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子．故D错误．故选BC. 9．【答案】BC

【解析】正电荷所受电场力与电场同向，洛伦兹力与速度方向垂直，方向如图。初始速度为0时，杆的弹力垂直杆向上，受到滑动摩擦力沿杆向上f=μN，且合力方向沿杆向下开始向下加速。随着速度增大，洛伦兹力qvB增大，弹力N减小，摩擦力f=μN减小，向下的加速度增大，当N=0时，摩擦力等于0，加速度最大，此后速度继续增大，弹力变为垂直杆向下，随速度增大弹力增大摩擦力增大，加速度开始减小，知道加速度减小到0速度达到最大。即环在下程中加速度先增大后减小到0，答案B对。整个过程加速度一直向下，因度一直增大，最后匀速答案C对。选项B、C正确． 10．【答案】BC

【解析】运动过程中，洛伦兹力垂直小球的速度方向，对小球不做功，设小球竖直分速度为v，以小球为研究对象，受力如图所示。由于小球随玻璃管在水平方向做匀速直线运动，则竖直方向的洛伦兹力F1=qvB是恒力，在竖直方向上还受到竖直向下的重力，两个力都是恒力，所以小球在竖直方向上做匀加速直线运动，B正确；在竖直方向上做匀加速直线运动，在水平方向上做匀速直线运动，所以小球的运动轨迹为抛物线，C正确；由于过程中内壁对小球做功，所以小球的机械能不守恒，D错误。

二、填空题(本题共2小题，每空4分，共12分．) 11．【答案】B＝

滑过此速

mgΔx

nILΔx0

mgΔx

nILΔx0

8

【解析】由平衡条件得mg＝kΔx0，nBIL＝kΔx，联立可得B＝