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1、选择题 如图为阴极射线管的结构示意图,阴极射线发出的电子束在阴极和阳极间强电场的作用下沿直线运动,如果在射线管所在区域内加上垂直纸面向里的匀强磁场,则电子束的偏转方向为
[? ]
A.竖直向上偏转
B.竖直向下偏转
C.垂直纸面向里偏转
D.垂直纸面向外偏转
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
2、实验题 在赤道上空某处有一竖直的避雷针,当带正电的云经过避雷针上方时,地磁场对避雷针的作用力方向是__________.
参考答案:水平向东
本题解析:当带正电的云经过避雷针上空时,由于静电感应,避雷针中有向上运动的电子,再由左手定则可判知,地磁场对避雷针的作用力方向是水平向东.
本题难度:简单
3、选择题 如图所示,在一根一端封闭、内壁光滑的直管MN内有一个带正电的小球,空间中充满竖直向下的匀强磁场。开始时,直管水平放置,且小球位于管的封闭端M处。现使直管沿水平方向向右匀速运动,经一段时间后小球到达管的开口端N处。在小球从M到N的过程中
A.磁场对小球不做功
B.直管对小球做正功
C.小球所受磁场力的方向不变
D.小球的运动轨迹是一直线
参考答案:AB
本题解析:小球同时参与了两个方向的运动,一个是水平方向和直管一起匀速直线运动,设水平速度为,则受到沿MN方向的洛伦兹力,速度不变,此方向洛伦兹力不变,所以在MN方向上由于的存在做匀加速直线运动,设竖直速度, 则有,所以小球的运动是匀速直线和与之垂直的匀加速直线运动的合运动,类平抛运动,运动轨迹不是直线选项D错。由于小球具有沿MN方向的速度,所以小球还受到水平向左的洛伦兹力,水平要匀速,直管就要给小球一个水平向右的弹力,此弹力对小球做正功,选项B对。虽然有两个洛伦兹力,但是一个做正功一个做负功,合力方向与合速度方向垂直,洛伦兹力不做功,选项A对。由于竖直方向速度逐渐变大,水平向左的洛伦兹力变大,MN方向洛伦兹力不变,合力即小球受到磁场力方向在不断变化选项C错。
本题难度:一般
4、作图题 试判断下列各图中带电粒子受洛仑兹力方向或所带电荷种类或运动方向。
参考答案:根据左手定则判断,第一幅图受洛伦兹力水平向左;第二幅图带负;第二幅图运动方向水平向左。
本题解析:根据左手定则判断,第一幅图受洛伦兹力水平向左;第二幅图带负;第二幅图运动方向水平向左。
本题难度:简单
5、计算题 在xOy平面内,x>0的区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=0.4T;
x < 0的区域存在沿x轴正方向的匀强电场。现有一质量为m = 4.0×10-9kg,带电量为
q = 2.0×10-7 C的正粒子从x轴正方向上的M点以速度v0=20m/s进入磁场,如图所示,v0与x轴正方向的夹角θ=45°,M点与O点相距为l=m。已知粒子能以沿着y轴负方向的速度垂直穿过x轴负半轴上的N点,不计粒子重力。求:
(1)粒子穿过y轴正半轴的位置以及穿过y轴正半轴时速度与y轴的夹角;
(2)? x<0区域电场的场强;
(3)试问粒子能否经过坐标原点O? 若不能,请说明原因;若能,请求出粒子从M点运动到O点所经历的时间。
参考答案:(1)450?
(2)E=2V/m≈2.82 V/m…2’
(3)t=(π/8+0.2)s≈0.59s? …
本题解析:(1)粒子在磁场中运动时,由洛仑兹力提供向心力? Bqv0=mv02/R……2’?得:R=1m
过M点做初速度v0的垂线交y轴正方向于P点,则PM=l/cos450 ?得:PM=2m=2R? ……1’
由几何关系得PM为轨迹圆直径,P点即为粒子穿过y轴正半轴的位置?OP=PM sin450=m? ………2’?由圆的对称性得此处速度与y轴夹角为θ=450?……1’
(2)设粒子由P点到N点历时t1,则:? x方向:v0sin450-Eqt1/m=0? ………2’
y方向:v0t1cos450=OP? …………2’?联立求解,代入数据得:t1=0.1s? E=2V/m≈2.82 V/m…2’
(3)粒子能到达O点? …………1’?粒子在磁场中的运动周期为:T=2πm/Bq? ………2’
从M点运动到O点经过的轨迹如图:(略)经历的时间为:t=T/2+3T/4+2t1?………2’?
代入数据得:t=(π/8+0.2)s≈0.59s? …
本题难度:一般