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高考物理知识点《粒子在有界磁场中运动》考点强化练习(2020年练习版)(十)
参考答案:BC 本题解析:画出粒子的轨迹,由几何知识可得,解得,所以粒子在磁场中的,即轨迹的圆心角为,所以粒子在磁场中的运动时间为,C正确,D错误 本题难度:一般 3、选择题 如图所示,在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B.现有一质量为m、电量为q的带电粒子,在x轴上到原点的距离为x0的P点,以平行于y轴的初速度射入磁场.在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出磁场.不计重力的影响,由这些信息可以确定的是( ) |
参考答案:
由题意可知,带电粒子要垂直于y轴离开磁场,可得知带电粒子逆时针运动,由左手定则可判断粒子带正电;带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,可知离开磁场通过y轴时的位置的位置为y=x0;并得到运动的半径为R=x0,由半径公式R=mvqB可求出粒子的速度为v=qBx0m;带电粒子是垂直于y轴离开磁场的,顾可知带电粒子在磁场中运动了14圆周,即时间是14T,又因T=2πmqB,粒子的运动时间为πm2qB.四个选项全对.
故选:ABCD
本题解析:
本题难度:简单
4、计算题 (22分)如图所示,空间存在两个匀强磁场,它们分界线是边长为3L的等边三角形APC,D、E、F三点分别在PC、CA、AP边上,AF =" PD" =" CE" = L,分界线两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小相同,均为B,分界线外的磁场区域足够大。现有一质量为m、电荷量为q的带正电离子(不计重力),从F点以速度v向三角形内射入。
(1)如果速度v方向与PC边平行,离子第一次到分界线就经过D点,则磁感应强度B的大小是多少?
(2)如果改变磁感应强度B的大小和速度v的方向(速度v的方向均在纸平面内),使离子第一次、第二次到达分界线时依次经过D点和E点,求离子周期性运动的周期。
(3)再改变磁感应强度B的大小和速度v的方向(速度v的方向均在纸平面内),能否仍使离子第一次、第二次到达分界线时依次经过D点和E点?为什么?
参考答案:(1)(2)(3)不可能
本题解析:解: (22分)
(1) 带电离子的运动轨迹如图所示,
可得圆周运动的半径
? [2分]
根据洛仑兹力提供向心力,可得
? [1分]
由上二式可得??[2分]
(2)连接D、E、F,可得DDEF是等边三角形,当离子沿?DFE的角平线方向射入时, 离子才能依次经过D点、E点,其运动的各段轨迹依次是a、b、c、d、e、f.回到F点, 完成一个周期运动, 如右下图所示.
画出a段圆孤的圆心O,由几何关系可知,DFOD也是等边三角形,所以圆孤半径
R =" OF" =" FD" =? [3分]
离子一个周期运动的路径为3个圆的周长,所以其运动周期
? [8分]
(3) 不可能.? [2分]
右图中三个圆相切是满足题中要求的
必要条件, 再改变B的大小和v的方
向, 圆半径R将改变, 半径R无论变
大还是变小, 三圆总是相交, 不可能
再相切, 所以不可能. [4分]
本题考查的是对带电粒子在磁场中的运动问题,根据带电粒子在磁场中运动受的洛伦兹力的情况,粒子做圆周运动,利用几何关系,即可求解;
本题难度:一般
5、选择题 如图所示,半径为r的圆形空间内,存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力),从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中,并从B点射出,∠AOB=120°,则该带电粒子在磁场中运动的时间为( )
A.
2πr 3v0 |
3v0 |
2
3v0 |
πr 3v0 |
参考答案:由图可知,粒子转过的圆心角为60°,R=
本题解析:
本题难度:简单
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