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1、选择题 如右图所示,一带电粒子垂直射入一垂直纸面向里自左向右逐渐增强的磁场中,由于周围气体的阻尼作用,其运动径迹为一段圆弧线,则从图中可以判断(不计重力)( )
A.粒子从A点射入,速率逐渐减小
B.粒子从 A点射入,速率逐渐增大
C.粒子带负电,从B点射入磁场
D.粒子带正电,从B点射入磁场
参考答案:A
本题解析:由于空气有阻尼作用,粒子运动速率一定减小,由知,v逐渐减小,而R却保持不变,B一定逐渐减小,所以A正确.粒子以洛伦兹力作圆周运动的向心力,根据左手定则判断,粒子从A点射入,CD错误.
故选A
点评:带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为:定圆心、画轨迹、求半径.
本题难度:一般
2、填空题 质子和α粒子以相同的动能垂直磁场方向射入同一匀强磁场,它们运动轨迹半径之比Rp:Rα=_________,运动周期之比Tp:Tα=_________.
参考答案:1:1;1:2.
本题解析:略
本题难度:一般
3、选择题 如右图所示,一水平导线通以电流I,导线下方有一电子,初速度方向与电流平行,关于电子的运动情况,下述说法中,正确的是( )
A.沿路径a运动,其轨道半径越来越大
B.沿路径a运动,其轨道半径越来越小
C.沿路径b运动,其轨道半径越来越小
D.沿路径b运动,其轨道半径越来越大
参考答案:A
本题解析:由左手定则可知电子向下偏,C、D错;距导线越远,磁感应强度B越小,由r=知,r变大,A对
点评:在通电直导线形成的磁场中,磁感线是以通电直导线为圆心一周一周的圆圈,距离通电直导线越近磁感强度越大,而且洛伦兹力不做功,粒子的速度大小不变
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,在一匀强磁场中有三个带电粒子,其中1和2为质子(),3为α粒子()的径迹.它们在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动,三者轨道半径r1>r2>r3并相切于P点,设T、v、a、t分别表示它们做圆周运动的周期、线速度、向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间,则? ( )
A.T1=T2<T3
B.v1=v2>v3
C.a1>a2>a3
D.t1<t2<t3
参考答案:ACD
本题解析:根据洛伦兹力提供向心力可得。1,2代表质子,半径越大,说明速度越快,所以B错,A对。根据圆心角可以判断在磁场中运动时间,所以D对。根据,可知加速度大小与荷质比与速度有关,经判断C对。
点评:此类题型考察了在磁场中做匀速圆周运动的相关问题
本题难度:一般
5、简答题 两条光滑的水平金属导轨彼此平行,置于桌边,金属棒ab架在两导轨端点上并与导轨垂直,导轨区域内有竖直向下的匀强磁场,导轨另一端与电池、电容器连成电路,如图15-2-11所示.已知金属棒的质量m=5×10-3kg,两导轨间距L="1.0" m,电池电动势E="16" V,电容器的电容量C="200" μF,磁场的磁感应强度B="0.5" T,金属棒在通电后受安培力作用而平抛出去,下落高度h="0.8" m,抛出落地水平位移S="0.064" m.试求开关K先接1,再接2,金属棒被抛出后电容器上电压的数值.
图15-2-11
参考答案:电容器最终电压.
本题解析:金属棒ab在导轨端点上,在电容器放电过程中,电流通过金属棒,在这过程中,磁场对金属棒有一短时间的、水平向右方向的冲量,使ab棒水平抛出.
对ab棒应用动量定理F·Δt=IBL·Δt=mv-0
上式中的I虽然不是恒量,但在Δt时间内积累,结果是在有安培力的时间内,电容器放出的电荷量Q;上式中的v是金属棒抛出时的速度,它可由平抛的水平射程S和下落高度h求出,,
即,所以
以上求出的是电容器放电过程中被中和的电荷量,如果再求出电容器开始时的电荷量,就可以求出电容器最后剩余电荷量,从而求出电容器最终电压.电容器充电后电荷量为Q0=CE=200×10 -6×16 C=3.2×10 -3C?
电容器放电后剩余电荷量Q′=Q0-Q=1.6×10 -3C?
电容器最终电压.
本题难度:简单