知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．
其中第$(1)$题$-$第$(4)$题，每题只有一个选项符合题意，把符合题意的选项序号填入相应的空格中即可$]$

$(1)$ 一个电荷只在电场力作用下从电场中的$A$点移到$B$点过程中，电场力做了$2\times {{10}^{-6}}J$的正功，那么$($    $)$

$A.$电荷在$B$处时具有$2\times {{10}^{-6}}J$的动能             $B.$电荷的动能减少了$2\times {{10}^{-6}}J$

$C.$电荷在$B$处时具有$2\times {{10}^{-6}}J$的电势能           $D.$电荷的电势能减少了$2\times {{10}^{-6}}J$

$(2)$图中$B$表示磁感强度，$I$表示通电长直导线中的电流，$F$表示磁场对导线的作用力。它们三者的方向间的关系，正确的是$($    $)$

$(3)[3$分$]$以下几种方法中，不能改变电容器电容的是$($     $)$

$A.$ 增大两板的正对面积               $B.$ 增大两板间的距离

$C.$ 增大两板间的电压                 $D.$ 更换电介质

$(4)$在如图所示的电路中，电源的内电阻$r=1Ω$，外电路电阻$R=9Ω$，闭合开关后，电流表的示数$I=0.3A$，电流表的内阻不计。电源的电动势$E$等于$($    $)$

      $A. 1V$     $B. 2V$

C.$ 3V$     $D. 5V$

$(5)$用伏安法测量甲、乙、丙三个用不同材料制成的电阻时，得到了它们的$I-U$关系图线，如图所示$.$由图线可知，在实验过程中，阻值保持不变的电阻是______；阻值随着电压的增大而不断增大的电阻是______$($选填：甲、乙、丙$)$。

$(6)$如图所示，平行板电容器两极板间电压为$U$，两板正着开有小孔$S_{1}$、$S_{2}$ ， $S_{2}$右侧存在一上下无界、宽度为$d$的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场右边界与电容器极板平行$.$整个装置处于真空中，现从$S_{1}$处引入一个初速度为零、质量为$m$、电荷量为$e$的电子，电子经电场加速后从$S_{2}$孔进入磁场，且刚好未能从磁场右边界射出，不计电子重力，求：

$(1)$电子经电场进入磁场时的速度大小$v$；

$(2)$匀强磁场的磁感应强度的大小$B.$

难度：中等

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2．
【物理$――$选修$3-3$】
$(1)$实验观察到，静止在匀强磁场中$A$点的原子核发生$\beta $衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面内匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意如图，则： $($ $)$
A.轨迹$1$是电子的，磁场方向垂直纸面向里
B.轨迹$2$是电子的，磁场方向垂直纸面向外
C.轨迹$1$是新核的，磁场方向垂直纸面向里
D.轨迹$2$是新核的，磁场方向垂直纸面向外
$(2)$如图所示，竖直平面内的光滑水平轨道的左边与墙壁对接，右边与一个足够高的$ \dfrac{1}{4}$光滑圆弧轨道平滑相连，木块$A$，$B$静置于光滑水平轨道上，$A$，$B$的质量分别为$m_{A}=1.5 kg$和$m_{B}=0.5 kg.$ 现让$A$以$6 m/s$的速度$v_{1}$水平向左运动，之后与墙壁碰撞，碰撞的时间$t$为$0.3 s$，碰后的速度大小$v_{1}′$变为$4 m/s.$ 当$A$与$B$碰撞后会立即粘在一起运动，重力加速度$g$取$10 m/s^{2}$，求：
$(1)$在$A$与墙壁碰撞的过程中，墙壁对$A$的平均作用力$F$的大小；
$(2)A$、$B$滑上圆弧轨道的最大高度$h$．

难度：中等

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3．如图（a）所示的xOy平面处于匀强电场中，电场方向与X轴平行，电场强度E随时间t变化的周期为T，变化图线如图（b）所示，E为+E₀时电场强度的方向沿x轴正方向．有一带正电的粒子P，在某一时刻t₀以某一速度v沿Y轴正方向自坐标原点0射入电场，粒子P经过时间T到达的点记为A（A点在图中未画出）．若to=0，则OA连线与Y轴正方向夹角为45°，不计粒子重力：
（1）求粒子的比荷；
（2）若t₀= $%20%5Cfrac%20%7BT%7D%7B4%7D$ ，求A点的坐标；
（3）若t₀= $%20%5Cfrac%20%7BT%7D%7B8%7D$ ，求粒子到达A点时的速度．

难度：中等

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4．

带电粒子的电荷量与其质量之比称为比荷$($$\dfrac{q}{m}$$)$，是带电粒子的基本参量之一。如图$1$所示是汤姆孙用来测定电子比荷的实验装置，真空玻璃管中$K$是金属板制成的阴极，由阴极$K$发出的射线被加速后穿过带有狭缝的极板$A$、$B$，经过两块平行铝板$C$、$D$中心轴线后打在玻璃管右侧的荧光屏上形成光点。若平行铝板$C$、$D$间无电压，电子将打在荧光屏上的中心$O$点；若在平行铝板$C$、$D$间施加偏转电压$U$，则电子将打在$O$${\,\!}_{1}$点，$O$${\,\!}_{1}$点与$O$点的竖直间距为$h$，水平间距可忽略不计。若再在平行铝板$C$、$D$间施加一个方向垂直于纸面向里、磁感应强度为$B$的匀强磁场$($图中未画出$)$，则电子在荧光屏上产生的光点又回到$O$点。已知平行铝板$C$、$D$的长度均为$L$${\,\!}_{1}$，板间距离为$d$，它们的右端到荧光屏中心$O$点的水平距离为$L$${\,\!}_{2}$，不计电子的重力和电子间的相互作用。

$⑴$求电子刚进入平行铝板$C$、$D$间时速度的大小；

$⑵$推导出电子比荷的表达式；

$⑶$伽利略曾通过逻辑推理得知：在同一高度同时由静止释放两个质量不同的铁球，只在重力作用下，它们可以同时落地。那么静电场中的不同带电粒子是否也会出现“同时落地”的现象呢？比如，在图$2$所示的静电场中的$A$点先后由静止释放两个带电粒子，它们只在电场力作用下运动到$B$点。请你分析说明：若要两个带电粒子从$A$运动到$B$所用时间相同$($即实现“同时落地”$)$，则必须满足什么条件？

难度：中等

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5．
如图甲所示，平行正对金属板$A$、$B$间距为$d$，板长为$L$，板面水平，加电压后其间匀强电场的场强大小为$E= \dfrac {2}{\pi }V/m$，方向竖直向上$.$板间有周期性变化的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化的规律如图乙所示，设磁感应强度垂直纸面向里为正方向$.T=0$时刻，一带电粒子从电场左侧靠近$B$板处$($粒子与极板不接触$)$以水平向右的初速度$v_{0}$开始做匀速直线运动$.$己知$B_{1}=0.2T$，$B_{2}=0.1T$，$g=10m/s^{2}$．

$(1)$判断粒子的电性并求出粒子的比荷．
$(2)$若从$t_{0}$时刻起，经过$3s$的时间粒子速度再次变为水平向右，则$t_{0}$至少多大？
$(3)$若$t_{0}= \dfrac {3}{\pi }s$要使粒子不与金属板$A$碰撞且恰能平行向右到达$A$的右端，试求$d$与$L$比值的范围．

难度：中等

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6．
电子对湮灭是指电子“$e^{-}$”和正电子“$e^{+}$”碰撞后湮灭，产生$γ$射线的过程，电子对湮灭是正电子发射计算机断层扫描$(PET)$及正电子湮灭能谱学$(PAS)$的物理基础$.$如图所示，在平面直角坐标系$xOy$上，$P$点在$x$轴上，且$ \overrightarrow{OP}=2L$，$Q$点在负$y$轴上某处$.$在第Ⅰ象限内有平行于$y$轴的匀强电场，在第Ⅱ象限内有一圆形区域，与$x$，$y$轴分别相切于$A$，$C$两点，$ \overrightarrow{OA}=L$，在第Ⅳ象限内有一未知的圆形区域$($图中未画出$)$，未知圆形区域和圆形区域内有完全相同的匀强磁场，磁场方向垂直于$xOy$平面向里$.$一束速度大小为$v_{0}$的电子束从$A$点沿$y$轴正方向射入磁场，经$C$点射入电场，最后从$P$点射出电场区域；另一束速度大小为$ \sqrt {2}v_{0}$的正电子束从$Q$点沿与$y$轴正向成$45^{\circ}$角的方向射入第Ⅳ象限，而后进入未知圆形磁场区域，离开磁场时正好到达$P$点，且恰好与从$P$点射出的电子束正碰发生湮灭，即相碰时两束电子速度方向相反$.$已知正、负电子质量均为$m$、电荷量均为$e$，电子的重力不计$.$求：
$(1)$圆形区域内匀强磁场磁感应强度$B$的大小和第Ⅰ象限内匀强电场的场强$E$的大小；
$(2)$电子从$A$点运动到$P$点所用的时间；
$(3)Q$点纵坐标及未知圆形磁场区域的最小面积$S$．

难度：中等

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7．
$aa′$、$bb′$、$cc′$为足够长的匀强磁场分界线，相邻两分界线间距均为$d$，磁场方向如图所示，Ⅰ、Ⅱ区磁场感应强度分别为$B$和$2B$，边界$aa′$上有一粒子源$P$，平行于纸面向各个方向发射速率为$ \dfrac {2Bqd}{m}$的带正电粒子，$Q$为边界$bb′$上一点，$PQ$连线与磁场边界垂直，已知粒子质量$m$，电量为$q$，不计粒子重力和粒子间相互作用力，求：
$(1)$沿$PQ$方向发射的粒子飞出Ⅰ区时经过$bb′$的位置；
$(2)$粒子第一次通过边界$bb′$的位置范围；
$(3)$进入Ⅱ区的粒子第一次在磁场Ⅱ区中运动的最长时间和最短时间．

难度：中等

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8．
控制带电粒子的运动在现代科学实验、生产生活、仪器电器等方面有广泛的应用$.$现有这样一个简化模型：如图所示，$y$轴左、右两边均存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，右边磁场的磁感应强度始终为左边的$2$倍$.$在坐标原点$O$处，一个电荷量为$+q$、质量为$m$的粒子$a$，在$t=0$时以大小为$v_{0}$的初速度沿$x$轴正方向射出，另一与$a$相同的粒子$b$某时刻也从原点$O$以大小为$v_{0}$的初速度沿$x$轴负方向射出$.$不计粒子重力及粒子间的相互作用，粒子相遇时互不影响．
$(1)$若$a$粒子能经过坐标为$( \dfrac { \sqrt {3}}{2}l, \dfrac {1}{2}l)$人$P$点，求$y$轴右边磁场的磁感应强度$B_{1}$
$(2)$为使粒子$a$、$b$能在$y$轴上$Q(0,-l_{0})$点相遇，求$y$轴右边磁场的磁感应强度的最小值$B_{2}$；
$(3)$若$y$轴右边磁场的磁感应强度为$B_{0}$，求粒子$a$、$b$在运动过程中可能相遇的坐标值．

难度：中等

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9．
在光滑绝缘水平桌面上有一边长为$2l$的正方形区域$abcd$，$e$为$dc$边上的一点，且$ec= \sqrt {3}l$，$f$为$bc$边的中点，在$bc$右侧固定“$V$”字型足够长的绝缘弹性挡板$fg$、$fh$，两挡板与$bc$的夹角均为$60^{\circ}$，俯视图如图甲所示，正方形区域$abcd$存在方向垂直于桌面的匀强磁场，磁感应强度大小为$B_{0}$，“$V$”字型区域内有垂直桌面的交变磁场，磁感应强度随时间变化如图乙所示$($垂直桌面向下为磁场的正方向$)$，其中$B_{1}=B_{0}$，$B_{2}$未知$.$一带电小球静止在$e$点，现使小球以平行桌面的速度$v$从$e$点射入正方形区域，经磁场偏转后，在$t=0$时刻恰好从$f$点垂直$bc$射出，进入“$V$”字型挡板内的磁场中，在$t_{1}$时刻小球撞到挡板$fg$，在$t_{1}+t_{2}$时刻$(t_{1}$、$t_{2}$均为未知$)$小球撞到挡板$fh$，然后小球又从$f$点返回正方形区域$.$若小球与挡板碰撞前后电荷量不变，沿板的分速度不变、垂直板的分速度大小不变方向相反，不计碰撞的时间及磁场变化产生的影响$.$求：

$(1)$带电小球的比荷$ \dfrac {q}{m}$；
$(2)$带电小球从$e$点射入磁场到第二次经过$f$点所用的时间；
$(3)$带电小球离开正方形磁场区域的位置．

难度：中等

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