高考物理题《粒子在有界磁场中运动》试题巩固(2017年最新版)(十)
2017-08-22 03:05:00
来源:91考试网
作者:www.91exam.org 【 大 中 小】
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1、选择题 如图,为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹,室中匀强磁场的方向与轨迹所在的平面垂直﹙图中垂直于纸面向里﹚由此可知粒子( ) A.一定带负电 B.一定是从下而上穿过铅板 C.可能是从上而下穿过铅板 D.可能带正电,也可能带负电
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参考答案:粒子穿过铅板之后粒子的速度减小,根据半径的公式r=mvqB可知,穿过之后粒子的半径的大小会减小,所以粒子是由下向上运动的,根据左手定则可知,粒子带的是正电荷,所以B正确,ACD错误. 故选B.
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 如图所示,在边长为L的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,有一带正电的电荷,从D点以v0的速度沿DB方向射入磁场,恰好从A点射出,已知电荷的质量为m,带电量为q,不计电荷的重力,则下列说法正确的是
 A.匀强磁场的磁感应强度为 B.电荷在磁场中运动的时间为 C.若电荷从CD边界射出,随着入射速度的减小,电荷在磁场中运动的时间会减小 D.若电荷的入射速度变为2v0,则粒子会从AB中点射出
参考答案:A
本题解析:由几何关系可知,粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心恰好在C点,这样半径为L,根据 可知,磁感强度大小B= ,A正确;电荷在磁场中运动的路程 ,因此运动的时间 ,B错误;若从CD边界射出,则在磁场中运动的时间恰好为半个周期,而粒子在磁场中运动的周期 ,与粒子运动的速度无关,因此若电荷从CD边界射出,虽然入射速度的减小,但电荷在磁场中运动的时间总是 ,保持不变,C错误;若电荷的入射速度变为2v0,则根据 可知轨道半径为2L,则根据几何关系可以求出射出点距B的距离为 ,D错误。

本题难度:一般
3、计算题 (20分)如图所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。在xOy平面内有与y轴平行的匀强电场,在半径为R的圆内还有与xOy平面垂直的匀强磁场。在圆的左边放置一带电微粒发射装置,它沿x轴正方向发射出一束具有相同质量m、电荷量q(q>0)和初速度v的带电微粒。发射时,这束带电微粒分布在0<y<2R的区间内。已知重力加速度大小为g。
 (1)从A点射出的带电微粒平行于x轴从C点进入有磁场区域,并从坐标原点O沿y轴负方向离开,求电场强度和磁感应强度的大小和方向。 (2)请指出这束带电微粒与x轴相交的区域,并说明理由。 (3)若这束带电微粒初速度变为2v,那么它们与x轴相交的区域又在哪里?并说明理由。
参考答案:(1) ,方向沿y轴正方向。 ,方向垂直xOy平面向外。 (2)这束带电微粒都是通过坐标原点后离开磁场的。理由见解析。 (3)这束带电微粒与x轴相交的区域范围是 。
本题解析: (1)带电微粒平行于x轴从C点进入磁场,说明带电微粒所受重力和电场力的大小相等,方向相反。设电场强度大小为E,由 mg=qE 可得电场强度大小
 方向沿y轴正方向。 带电微粒进人磁场后受到重力、电场力和洛仑兹力的作用。由于电场力和重力相互抵消,它将做匀速圆周运动。如图(a)所示,考虑到带电微粒是从C点水平进入磁场,过O点后沿y轴负方向离开磁场,可得圆周运动半径 r=R 设磁感应强度大小为B,由
?可得磁感应强度大小
?方向垂直xOy平面向外。
 (2)这束带电微粒都通过坐标原点。 理由说明如下: 方法一:从任一点P水平进人磁场的带电微粒在磁场中做半径为R的匀速圆周运动,其圆心位于其正下方的Q点,如图(b)所示。这样,这束带电微粒进入磁场后的圆心轨迹是如图所示的虚线半圆,此半圆的圆心是坐标原点。所以,这束带电微粒都是通过坐标原点后离开磁场的。 方法二:从任一点P水平进入磁场的带电微粒在磁场中做半径为R的匀速圆周运动。如图(b)所示,设P点与0?点的连线与y轴的夹角为 ,其圆周运动的圆心Q的坐标为(-Rsin ,Rcos ),圆周运动轨迹方程为
 而磁场边界是圆心坐标为(0,R)的圆周,其方程为
 解上述两式,可得带电微粒做圆周运动的轨迹与磁场边界的交点为
或 坐标为(-Rsin ,R(1+cos ))的点就是P点,须舍去。由此可见,这束带电微粒都是通过坐标原点后离开磁场的。 (3)这束带电微粒与x轴相交的区域是x>0。 理由说明如下: 带电微粒初速度大小变为2v,则从任一点P水平进入磁场的带电微粒在磁场中做匀速圆周运动的半径r?为 r?= 带电微粒在磁场中经过一段半径为 的圆弧运动后,将在 轴的右方( 区域)离开磁场并做匀速直线运动,如图(c)所示。靠近 点发射出来的带电微粒在穿出磁场后会射向x轴正方向的无穷远处:靠近 点发射出来的带电微粒会在靠近原点之处穿出磁场。 所以,这束带电微粒与x轴相交的区域范围是 。

本题难度:一般
4、计算题 如图所示,匀强磁场宽L=30 cm,B=3.34×10-3 T,方向垂直纸面向里,设一质子以v0=1.6×105 m/s的速度垂直于磁场B的方向从小孔C射入磁场,然后打到照相底片上的A点,质子的质量为1.67×10-27 kg;质子的电量为1.6×10-19 C。试求: (1)质子在磁场中运动的轨道半径r; (2)A点距入射线方向上的O点的距离H; (3)质子从C孔射入到A点所需的时间t。

参考答案:解:(1)根据公式得 r= =0.5 m (2)由平面几何知识得:r2=L2+(r-H)2 得:H=0.1 m (3)质子在磁场中转动的角度为37°,则运动的时间为: t= =2.06×10-6 s
本题解析:
本题难度:困难
5、选择题 在匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核,它放射出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆,如图所示.那么碳14的衰变方程为( ) A. + → B. → + C. + → D. → +
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