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高考物理知识点总结《粒子在有界磁场中运动》高频考点巩固(2017年模拟版)(四)
2017-08-05 17:29:33
来源:91考试网
作者:www.91exam.org 【 大 中 小】
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1、选择题 如图所示,M、N为两条沿竖直方向放置的直导线,其中有一条导线中通有恒定电流,另一条导线中无电流.一带电粒子在M、N两条直导线所在平面内运动,曲线ab是该粒子的运动轨迹.带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计.关于导线中的电流方向、粒子带电情况以及运动的方向,下列说法有可能的是( ) A.M中通有自上而下的恒定电流,带负电的粒子从a点向b点运动 B.M中通有自上而下的恒定电流,带正电的粒子从a点向b点运动 C.N中通有自上而下的恒定电流,带正电的粒子从b点向a点运动 D.N中通有自上而下的恒定电流,带负电的粒子从a点向b点运动
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参考答案:注意观察图象的细节,靠近导线M处,粒子的偏转程度大,说明靠近M处偏转的半径小, 洛伦兹力提供电子偏转的向心力,Bqv=mv2r圆周运动的半径r=mvBq,粒子速率不变, 偏转半径变小,说明B变强,又靠近通电直导线的地方磁场强,故只有M中通电流,故CD错误, 根据曲线运动的特点,合外力指向弧内,则洛伦兹力指向右侧;当M通向下的电流,利用右手螺旋定则可判, 在MN中的磁场为垂直直面向外,根据左手定值可以判断,该粒子应带负电,故A正确,B错误. 故选A.
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 如图所示,分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里。已知带电量为q(粒子带负电)、质量为m的粒子从磁场的边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场,穿过磁场区域后,速度方向偏转了60°角。(不计该粒子的重力) (1)请画出该带电粒子在该圆形区域内的运动轨迹的示意图; (2)请推导该带电粒子在进入该圆形区域时的入射速度的大小v0的表达式。

参考答案:解:(1)该带电粒子在该圆形区域内的运动轨迹的示意图如图所示 (2)由 得 由示意图分析知: 解得
本题解析:
本题难度:困难
3、简答题 如图所示,一个质量为m,电荷量为+q的微粒(不计重力),以水平速度v0射入两平行金属板间的偏转电场.己知金属板长L,两板间距d,微粒射出偏转电场时的偏转角θ=30°,并同时射入匀强磁场.求: (1)两平行金属板间的电压U; (2)若匀强磁场的宽度为D,为使微粒不会由磁场的右边界射出,则该磁场的磁感应强度B至少多大?

参考答案:(1)微粒在电场中做类平抛运动, 微粒离开电场时,tanθ=vyv0=atv0=qUmdtv0, 微粒在水平方向上:L=v0t, 解得:U=
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 21.(19分)
 图为“双聚焦分析器”质谱仪的结构示意图,其中,加速电场的电压为U,静电分析器中与圆心01等距离的各点场强大小相等、方向沿径向,磁分析器中以02为圆心、圆心角为90o的扇形区域内,分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右端面平行。由离子源发出的一质量为m、电荷量为g的正离子(初速度为零,重力不计)经加速电场加速后,从M点垂直于电场方向进入静电分析器,沿半径为R的四分之一圆弧轨迹做匀速圆周运动,从N点射出,接着由P点垂直磁分析器的左边界射入,最后垂直于下边界从Q点射出并进入收集器。已知Q点与圆心02的距离为d。求: (1)磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向; (2)静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小; (3)现将离子换成质量为0.9m、电荷量仍为g的另一种正离子,其它条件不变。试直接指出该离子进入磁分析器时的位置,它射出磁场的位置在Q点的左侧还是右侧?
参考答案:(1) ?由左手定则得,磁场方向垂直于纸面向外? (2) (3)该离子射出磁场的位置在Q点的左侧
本题解析:(1)离子在加速电场中加速,设进入静电分析器的速度为v,根据动能定理
?①?(3分) 离子射出静电分析器的速度仍为v,在磁分析器中,离子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,设轨道半径为r,根据牛顿定律
?②?(2分) 依题意知 ?③?(2分) 由①、②、③式解得
?④?(2分) 由左手定则得,磁场方向垂直于纸面向外?(2分) (2)在静电分析器中,离子在电场力作用下做匀速圆周运动,根据牛顿定律
?⑤?(2分) 由①、⑤式解得
?⑥?(2分) (3)该离子仍由P点垂直于磁场左边界进入磁分析器?(2分) 该离子射出磁场的位置在Q点的左侧?(2分)
本题难度:一般
5、选择题 如图,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轴的初速度射入此磁场,在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场.不计重力的影响.由这些条件可知( ) A.能确定粒子通过y轴时的位置 B.能确定粒子速度的大小 C.能确定粒子在磁场中运动所经历的时间 D.以上三个判断都不对
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