2025届高考物理一轮总复习第15单元热学热点练11气体实验定律与热力学第一定律的综合应用课件新人教版 (19)

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1.(2023浙江嘉兴模拟)如图所示,宽为d的混合粒子束由速率为3v、4v、5v的三种带正电的粒子组成。所有粒子的电荷量均为q、质量均为m,当三种速率的粒子水平向右进入匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在入口处,紧靠粒子束的下边缘竖直放置一个长度为2d的薄吞噬板MN,忽略粒子重力及粒子间相互作用,若使这些粒子都能打到吞噬板MN上,则磁感应强度大小的取值范围是(　　)
2.(多选)如图所示,平行线MN、PQ间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,MN、PQ间的距离为L,在MN上的a点有一粒子源,可以沿垂直于磁场的各个方向射入质量为m、电荷量为q的带负电的粒子,且这些粒子的速度大小相等。这些粒子经磁场偏转后,穿过PQ边界线的最低点为b点。已知c是PQ上的一点,ac垂直于PQ,c、b间的距离为 L,则下列说法正确的是( 　)
C.粒子能从PQ边射出的区域长为LD.沿斜向下与MN夹角为30°方向射入的粒子恰好从c点射出磁场
3.一匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,其边界如图中虚线所示, 为半圆,ac、bd与直径ab共线,ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子,在纸面内从c点垂直于ac射入磁场,这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子,其运动时间为(　　)
4.(多选)如图所示,在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(重力不计)从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域,若该三角形的两直角边长均为2l,则下列关于粒子运动的说法正确的是(　　)
A.若该粒子的入射速度为v= ,则粒子一定从CD边射出磁场,且距点C的距离为lB.若要使粒子从CD边射出,则该粒子从O点入射的最大速度应为
的轨迹半径越大,速度就越大,由几何关系可知,当粒子在磁场中的运动轨迹与三角形的AD边相切时,能从CD边射出的轨迹半径最大,此时粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径r=( +1)l,故其最大速度
5.(多选)如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内,O点是cd边的中点,一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下,从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场。现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°角的方向,以大小不同的速率射入正方形内,那么下列说法正确的是(　　)
A.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 t0,则它一定从cd边射出磁场B.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 t0,则它一定从ad边射出磁场C.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 t0,则它一定从bc边射出磁场D.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从ab边射出磁场
解析 如图所示,作出刚好从ab边射出的轨迹①、刚好从bc边射出的轨迹②、从cd边射出的轨迹③和刚好从ad边射出的轨迹④。由从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场可知,带电粒子在磁场中做
6.(多选)如图所示,在Ⅰ、Ⅱ两个区域内存在磁感应强度大小均为B的匀强磁场,磁场方向分别垂直于纸面向外和向里,AD、AC边界的夹角∠DAC=30°,边界AC与边界MN平行,Ⅱ区域宽度为d。质量为m、电荷量为+q的粒子可在边界AD上的不同点射入,入射速度垂直AD且垂直磁场,若入射速度大小为 ,不计粒子重力,则(　　)
解析 带电粒子在磁场中的运动半径 ,选项A错误;设从某处E进入磁场的粒子,其轨迹恰好与AC相切(如图所示),则E点与A点的距离为lAO-Le =2d-d=d,粒子在距A点0.5d处射入,会进入Ⅱ区域,选项B错误;粒子在距A点1.5d处射入,不会进入Ⅱ区域,在Ⅰ区域内的轨迹为半圆,运动的时间为 ,选项C正确;进入Ⅱ区域的粒子,弦长最短时的运动时间最短,且最短弦长为d,与半径相同,故对应圆心角为60°,最短时间为 ,选项D正确。
7.如图所示,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点,大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同的方向射入磁场,若粒子入射速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子入射速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用,则v2∶v1为(　　)
解析 作图分析可知,当粒子在磁场中运动半个圆周时,打到圆形磁场边界的位置距P点最远,则粒子射入的速率为v1,轨迹如图甲所示,设圆形磁场半径为R,由几何知识可知,粒子运动的轨迹半径为r1=Rcs 60°= R;
8.磁聚焦法测量比荷原理图如图所示。在阴极K和阳极A之间加电压,电子由阳极A中心处的小孔P射出。小孔P与荧光屏中心O点连线为整个装置的中轴线。在极板很短的电容器C上加很小的交变电场,使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的偏转,可认为所有电子从同一点发散。在电容器C和荧光屏S之间加一平行PO的匀强磁场,经过一段时间再次汇聚在一点。调节磁感应强度B的大小,可使电子流刚好再次汇聚在荧光屏的O点。已知K、A之间的加速电压为U,C与S之间磁场的磁感应强度为B,发散点到O点的距离为l。下列说法正确的是(　　)
A.电子通过电容器后速度方向相同B.从右侧往左侧看,电子做圆周运动的半径相同C.所有电子从发散到再次汇聚所用的时间相同
解析 在极板很短的电容器C上加很小的交变电场,使不同时刻通过这里的电子发生不同程度的偏转,故电子通过电容器后速度方向不同,A错误;由题意可知,电子经交变电场后获得垂直于PO方向的速度,同时电子发生不同程度的偏转,故经交变电场后在垂直PO方向上的速度不同,此时由洛伦兹力提供向心力 ,故从右侧往左侧看,电子做圆周运动的半径不同,B错误;在PO方向上电子做匀速运动,速度大小相同,故所有电子从发散到再次汇聚所用的时间相同,C正确;从发散点到再次汇聚点,两个方向的分运动时间相等,由
9.如图所示,xOy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场,一个质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向开始运动,当它经过图中虚线上的M(2 a,a)点时,撤去电场,粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域(图中未画出),又从虚线上的某一位置N处沿y轴负方向运动并再次经过M点,已知磁场方向垂直xOy平面(纸面)向里,磁感应强度大小为B,不计粒子的重力。试求:
(1)电场强度的大小;(2)N点的坐标;(3)矩形磁场的最小面积。
解析 粒子的运动过程示意图如图所示。