《2011届高考物理第一轮总复习满分练兵场 第八章第4讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011届高考物理第一轮总复习满分练兵场 第八章第4讲（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2011届高考第一轮总复习满分练兵场第八章第四讲一、选择题1设回旋加速器中的匀强磁场的磁感应强度为B，粒子的质量为m，所带电荷量为q，刚进入磁场的速度为v0，回旋加速器的最大半径为R，那么两极间所加的交变电压的周期T和该粒子的最大速度v分别为() AT，v不超过BT，v不超过CT，v不超过DT，v不超过答案A解析粒子做匀圆周运动周期为T，故电源周期须与粒子运动周期同步，粒子的最大速度由最大半径R决定 2(2009广东)右图是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片
2、A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小答案ABC解析本题考查质谱仪的工作原理，质谱仪是分析同位素的重要工具，A正确；由左手定则可判磁场方向垂直纸面向外，EqqvB，v，所以B、C正确；，r越小，其荷质比越大，D项错3随着社会生产的发展，大型化工厂已越来越多，环境污染也越来越严重为减少环境污染，技术人员在排污管末端安装了如图所示的流量计该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口在垂直于上下底面方向
3、加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C污水中离子浓度越高电压表的示数将越大D污水流量Q与U成正比答案D解析由左手定则可判断出，正离子受到的洛伦兹力使其向后表面偏转聚集而导致后表面电势升高，同理负离子较多时，负离子向前表面偏转聚集而导致前表面电势较低，故A、B均错；设前后表面的最高电压为U，则qvB.所以UvBb，所以U与离子浓度无关，C错；因
4、Qvbc，而UvBb，所以Q，D对4(2009苏中四市统测)如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置，其核心部分是两个D型金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连如果D型金属盒的半径为R，垂直D型金属盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，高频电源频率为f，下列说法正确的有()A质子被加速后的最大速度不可能超过2fRB质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关 C高频电源只能使用矩形波交变电流，不能使用正弦式交变电流 D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子(电荷量为质子的2倍，质量为质子的4倍)答案AB解析质子在D型金属盒内做匀速圆周运动的周期T，所加高频交变电流
5、的频率f，所以质子的最大速度vmR2fR，A项正确；由vm2fR可知，质子被加速的最大速度与加速电场的电压大小无关，与交变电流的波形无关，B项正确，C项错误；由T可知，被加速粒子运动的周期与粒子的比荷有关，只有在改变高频交变电流的频率后才能用于加速粒子，D项错误5(2009滨州)如图所示是质谱仪工作原理的示意图带电粒子a、b经电压U加速(在A点的初速度为零)后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则()Aa的质量一定大于b的质量Ba的电荷量一定大于b的电荷量C在磁场中a运动的时间大于b运动的时间Da
6、的比荷大于b的比荷答案D解析设粒子经电场加速后的速度为v，由动能定理，有qUmv2，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R，由图知粒子a的轨迹半径小于粒子b的轨迹半径，故，选项D正确，A、B错误；粒子在磁场中的运动时间t，结合上式，有tatb，选项C错误6图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连带电粒子在运动中的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是()A从Ekt图可知，要想粒子获得的最大动能越大，则要求D形盒的面积也越大B在Ekt图中应有t4t3t3t
7、2t2t1C高频电源的变化周期应该等于tntn1D从Ekt图可知，粒子加速次数越多，粒子的最大动能一定越大答案AB解析由带电粒子在磁场中的周期T可知B正确；粒子运动一周的时间为2(tntn1)，故C错；由Rm可知，带电粒子的最大动能与D形盒的半径有关，故D错误；A正确二、非选择题7竖直放置的半圆形光滑绝缘管道处在如图所示的匀强磁场中，B1.1T，管道半径R0.8m，其直径POQ在竖直线上，在管口P处以2m/s的速度水平射入一个带电小球(可视为质点)，其电荷量为104C(g取10m/s2)，小球滑到Q处时的速度大小为_；若小球从Q处滑出瞬间，管道对它的弹力正好为零，小球的质量为_答案6m/s1.
8、2105kg解析小球在管道中受重力、洛伦兹力和轨道的作用力，而只有重力对小球做功，由动能定理得：mg2Rmvmv，解得vQ6m/s.在Q处弹力为零，则洛伦兹力和重力的合力提供向心力，有qvQBmgm.解得m1.2105kg. 8有一回旋加速器，两个D形盒的半径为R，两D形盒之间的高频电压为U，偏转磁场的磁感应强度为B.如果一个粒子(氦原子核)和一个质子，都从加速器的中心开始被加速，试求它们从D形盒飞出时的速度之比答案12解析带电粒子在D形盒内做匀速圆周运动的向心力是由洛伦兹力提供的，对带电粒子飞出回旋加速器的最后半圆，根据第二定律有：qBvm，解得vBR.因为B、R为定值，所以带电粒子从D形盒
9、飞出的速度与带电粒子的比荷成正比因粒子的质量是质子的4倍，粒子的电荷量是质子的2倍，故.9串联加速器是用来产生高能离子的装置如图线框内为其主体的原理示意图，其中加速管的中部b处有很高的正电势U.a、c两端均有电极接地(电势为零)现将速度很低的负一价碳离子从a端输入，当离子到达b处时，可被设在b处的特殊装置将其电子剥离，成为n价正离子，而不改变其速度大小，这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中做半径为R的圆周运动已知碳离子的质量m2.01026kg，U7.5105V，B0.5T，n2，基元电荷e1.61019C，求R.答案0.75m解析设碳离子
10、到达b处的速度为v1，从c端射出的速度为v2，由能量关系得mveU，mvmvneU，进入磁场后，碳离子做圆周运动，可得nev2B，由以上三式得R 代入数据得R0.75m.10(2009合肥市一模)质谱仪可测定同位素的组成现有一束一价的钾39和钾41离子经电场加速后，沿着与磁场和边界均垂直的方向进入匀强磁场中，如图所示测试时规定加速电压大小为U0，但在实验过程中加速电压有较小的波动，可能偏大或偏小U.为使钾39和钾41打在照相底片上的区域不重叠，U不得超过多少？(不计离子的重力)答案U0 解析设加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，电荷的电荷量为q、质量为m，运动半径为R，则由qUmv2qvBm解
11、得R由此式可知，在B、q、U相同时，m小的半径小，所以钾39半径小，钾41半径大；在m相同时，U大半径大设：钾39质量为m1，电压为U0U时，最大半径为R1；钾41质量为m2；电压为U0U时，钾41最小半径为R2.则R1R2令R1R2，则m1(U0U)m2(U0U)解得：UU0U0U0.11如右图所示为一种可用于测量电子电荷量e与质量m比值e/m的阴极射线管，管内处于真空状态，图中L是灯丝，当接上电源时可发出电子，A是中央有小圆孔的金属板，当L和A间加上电压时(其电压值比灯丝电压大得多)，电子将被加速并沿图中虚直线所示的路径到达荧光屏S上的O点，发出荧光P1、P2为两块平行于虚直线的金属板，已
12、知两板间距为d，在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其磁感应强度为B，方向垂直纸面向外a、b1、b2、c1、c2都是固定在管壳上的金属引线E1、E2、E3是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源(1)试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线(2)导出计算e/m的表达式，要求用所测物理量及题给出已知量表示答案(1)略(2)解析(1)各电源的连线如右图所示(2)设加速电压U2，电子加速后穿过小孔的速度为v，则有mv2eU2施加磁场后，要使电子仍打在O点，应在P1、P2之间加上适当的电压U3，使电子所受的电场力和洛伦兹力平衡，有eeBv由、两式可解得.12飞行时间质谱仪可以对气体分子
13、进行分析如图所示，在真空状态下，脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同价位的正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向进入M、N板间的偏转控制区，到达探测器已知元电荷电量为e、a、b板间距为d，极板M、N的长度和间距均为L.不计离子重力及进入a板时的初速度(1)当a、b间的电压为U1时，在M、N间加上适当的电压U2，使离子到达探测器请导出离子的全部飞行时间与比荷K(Kne/m)的关系式(2)去掉偏转电压U2，在M、N间区域加上垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，若进入a、b间所有离子质量均为m，要使所有的离子能通过控制区从右侧飞出，a、b间的加速电压U1至少为多少？答案(1)t(2)解析(1)由动能定理：neU1mv2n价正离子在a、b间的加速度：a1在a、b间运动的时间：t1d 在M、N间运动的时间：t2L离子到达探测器的时间：tt1t2.(2)假定n价正离子在磁场中向N板偏转，洛伦兹力充当向心力，设轨迹半径为R，由牛顿第二定律得：nevBm离子刚好从N板右侧边缘穿出时，由几何关系得：R2L2(RL/2)2由以上各式得：U1 当n1时U1取最小值Umin.
