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1、计算题 如图甲是质谱仪的工作原理示意图.图中的A容器中的正离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速度不计)加速后,再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场,该偏转磁场是以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,离子最终到达MN上的H点(图中未画出),测得G、H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计。试求:


(1)该粒子的比荷
(2)若偏转磁场为半径为的圆形区域,且与MN相切于G点,如图乙所示,其它条件不变,仍保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场,最终仍然到达MN上的H点,则圆形区域中磁场的磁感应强度与B之比为多少?
参考答案:(1)
(2)3:2
本题解析:1)设离子被加速后获得的速度为v,由动能定理有

离子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径?
?
又
以上三式联立可解得?
(2)离子在磁场中得轨迹如图所示,由几何关系有


即?
离子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为
则
又?
磁感应强度
本题难度:一般
2、选择题 如图5所示,一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子,不计重力,在a点以某一初速
度水平向左射入磁场区域Ⅰ,沿曲线abcd运动,ab、bc、cd都是半径为R的圆弧.粒子在每段圆弧上运动的时间都为t.规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正,则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是图6中的? ( )


参考答案:C
本题解析:由左手定则可判断出磁感应强度B在磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内磁场方向分别为向外、向里、向外,在三个区域中均运动
圆周,故t=
,由于T=
,求得B=
.只有C选项正确.
本题难度:简单
3、选择题 如图所示,绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强磁场中,在与环心等高处放有一质量为m、带电+q的小球,由静止开始沿轨道运动,下述说法正确的是( )

A.小球在运动过程中机械能守恒
B.小球经过环的最低点时速度最大
C.小球经过环最低点时对轨道压力为2mg
D.小球经过环最低点时对轨道压力为3mg
参考答案:ABD
本题解析:考点:
分析:物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,根据机械能守恒的条件分析物体的受力的情况,即可判断物体是否是机械能守恒.
小球向下运动的过程中,不仅是重力做功,还有电场力做功,由功和能的关系,可以判断速度的变化,小球做的是圆周运动,由向心力的公式可以分析球与轨道的作用力.
解答:解:A、物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,小球在运动的过程中还有洛伦兹力和弹力,但是这两个力对小球不做功,所以机械能守恒,故A正确.
B、小球向下运动到轨道最低点的过程中,重力对小球都做正功,根据动能定理可以知道,小球在轨道最低点时速度最大,所以B正确.
C、对小球由动能定理可得,mgR=
mV2,在最低点时,由向心力的公式可得,N-mg =m
,联立以上两个方程可得N=3mg,由牛顿第三定律可知,小球在最低点对轨道的压力为3mg,所以C错误.
D、根据C的分析,可知D正确.
故选ABD.
点评:小球做的是圆周运动,在最低点时重力和轨道对球的支持力,这两个力的合力提供向心力,最后根据牛顿第三定律得的小球在最低点对轨道的压力,
本题难度:一般
4、选择题 一个带电粒子以某一初速度射入匀强磁场中,不考虑其它力的作用,粒子在磁场中不可能做(?)
A.匀速直线运动
B.匀变速直线运动
C.匀变速曲线运动
D.匀速圆周运动
参考答案:BC
本题解析:当粒子平行磁场方向射入磁场后,粒子不受磁场力作用,所以做匀速直线运动,A可能;当粒子垂直磁场射入时,粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,D可能,因为洛伦兹力只改变速度的方向,不会改变速度的大小,所以不可能做匀变速直线运动或者匀变速曲线运动,BC不可能,故选BC
本题难度:简单
5、选择题 一个长螺线管中通有交变电流,把一个带电粒子沿管轴线射入管中,粒子将在管中(不计重力影响)(?)
A.做圆周运动
B.沿轴往返运动
C.做匀加速直线运动
D.做匀速直线运动
参考答案:D
本题解析:螺线管中的磁场防线与螺线管的方向平行,所以当把一个带电粒子沿管轴线射入管中,粒子将在管中时,磁场方向与粒子运动方向平行,所以不受磁场力,故仍旧做匀速直线运动,D正确。
本题难度:简单