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1、简答题 如图16-103(所示,在x轴上方有匀强电场,场强为E,在x轴下方有匀强磁场,磁感应强度为B,方向如图所示,在x轴上有一点M,离O点距离为L,现有一带电量为+q的粒子,从静止开始释放后能经过M点,求:
(1)如果此粒子放在y轴上,其坐标应满足什么关系?
(2)如果此粒子不放在y轴上,其x、y坐标应满足什么关系?(重力忽略不计)

参考答案:(1)
(2) y=B2q(L-x)2/8n2mE,(n=1,2,3……)
本题解析:(1)由于此带电粒子是从静止开始释放的,要能经过M点,其起始位置只能在匀强电场区域,其物理过程是:静止电荷位于匀强电场区域的y轴上,受电场力作用而加速,以速度v进入磁场,在磁场中受洛仑兹力作用做匀速圆周运动,向x轴偏转,回转半周后过x轴重新进入电场.在电场中做类似于竖直上抛运动后仍以原速度从距O点2R处再次过x轴,在磁场回转半周后又从距O点4R处飞越x轴……如图16-104所示(图中电场和磁场均未画出),故有:L=2R,L=2×2R,…,L=2nR


设粒子静止于y轴正方向,和原点距离为y,由能量定恒,有

设粒子在磁场内做匀速圆周运动的半径为R,由Bqv=mv2/R


(2)当粒子静止位置不在y轴上时,设起点坐标为(x,y),依题意可知:
当x>L时,粒子不可能经过M点.
当x=L时,粒子在+y轴上任何点均能过M点.
当x<L时,有mv2/2=Eqy? ①′
R=mv/Bq? ②′
R=(L-x)/2n,(n=1,2,3……)? ③′解①′②′③′得y=B2q(L-x)2/8n2mE,(n=1,2,3……)
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀速磁场,场强大小为E。在其它象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为L。一质量为m,电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域。并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角。不计重力作用。试求:
⑴粒子经过C点速度的大小和方向;
⑵磁感应强度的大小B。
?
参考答案:⑴
,与x轴的夹角α=arctan
⑵
本题解析:⑴以a表示粒子在电场作用下的加速度,有
qE=ma?①
加速度沿y轴负方向。设粒子从A点进入电场时的初速度为v0,由A点运动到C点经历的时间为t,则有
h=
at2?②
l=v0t?③
由②③式得:
?④
设粒子从C点进入磁场时的速度为v,v垂直于x轴的分量
?⑤
由①④⑤式得:
?⑥
设粒子经过C点时的速度方向与x轴的夹角为α,则有
tanα=
?⑦
由④⑤⑦式得:α=arctan
?⑧
⑵粒子经过C点进入磁场后在磁场中作速率为v的圆周运动。若圆周的半径为R,则有:?
?⑨

设圆心为P,则PC必与过C点的速度垂直,且有
=
=R。用β表示
与y轴的夹角,由几何关系得
Rcosβ=Rcosα+h?⑩
Rsinβ=l-Rsinα?⑾
由⑧⑩⑾式解得:
?⑿
由⑥⑨⑿式解得:
?⒀
本题难度:简单
3、填空题 面积为0.2 m2的闭合导线环在匀强磁场中,环面与磁场垂直时,穿过环的磁通量为0.25 Wb,则该磁场的磁感应强度为 T.当环面转至与磁场方向平行时,穿过环的磁通量
为 Wb。
参考答案:1.25;0
本题解析:闭合导线处在匀强磁场中,当环面与磁场垂直时,穿过环的磁通量Φ=BS,变形求出B;当环面转至与磁场方向平行时,穿过环的磁通量Φ=0.
解:闭合导线环在匀强磁场中,环面与磁场垂直时,穿过环的磁通量Φ1=BS,则

当环面转至与磁场方向平行时,没有磁感线穿过环面,则穿过环的磁通量Φ2=0.
故答案为:1.25;0
本题难度:一般
4、选择题 最早发现电流周围存在磁场的科学家是 [? ]
A.法拉第
| B.安培
| C.奥斯特
| D.麦克斯韦
参考答案:C
本题解析: 分析:学习物理学史不仅能丰富我们的知识,还能激发我们学习物理的兴趣,平时要注意物理学历史知识的学习与积累。根据物理学史知识、物理学家对物理学的主要贡献,分析解答此题。 解答:1820年丹麦物理学家奥斯特第一次发现通电导线周围存在磁场,故C正确。
本题难度:一般
5、选择题 关于磁感应强度的单位T,下列说法正确的有( ) A.1T = 1Wb/m2 B.1T = 1Wb·m C.1T = 1N·s/(C·m) D.1T = 1N/(A·m)
|
参考答案:ACD
本题解析:由电场强度的定义:
可知,1T = 1N/(A·m),D选项正确;由
,可以推出C选项正确;由
可知,
,1T = 1Wb/m2,A选项正确;故选ACD。
考点:磁感应强度的单位
点评:掌握磁感应强度的定义,结合公式推导可以确定不同的答案。
本题难度:一般