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1、实验题 A、B两个粒子带电荷量之比为1∶2,质量之比为2∶1,垂直进入匀强磁场时的速率之比为1∶2,则A、B两粒子所受洛伦兹力之比为_________.
参考答案:1∶4
本题解析:由带电粒子在匀强磁场中运动所受洛伦兹力可得:FA=qAvAB?①?FB=qBvBB?②,由①②式得
.
本题难度:简单
2、填空题 电子以速度v垂直进入匀强磁场,磁场方向如图所示,此时所受洛仑兹力的方向___
参考答案:向下
本题解析:根据左手定则,磁感线穿掌心,四指指负电荷运动的反方向,拇指指电荷受力方向,所以可知此时所受洛仑兹力的方向向下
故答案为:向下
本题难度:简单
3、选择题 如图所示,半圆形光滑绝缘轨道固定在竖直平面内,O为其圆心,两个端点M、N与O等高,匀强磁场方向与轨道平面垂直。现将一个带负电的小球自M点由静止释放,它将沿轨道做往复运动,下列说法中不正确的是:( )

A.小球由M到N与由 N到M所用时间相等
B.小球由M到N与由N到M过程中重力对小球做的功相等。
C.小球经过轨道最低点时所受合外力大小总是完全相同的
D.小球经过轨道最低点时对轨道的压力大小总是相等的
参考答案:D
本题解析:因为小球运动过程中只有重力做功,洛伦兹力不国公,所以小球从M到N与从N到M过程中重力对小球做的功相等都为零。运动时间相同,所以AB正确。到最低点时两种情况下小球下落高度相等,所以根据动能定理
可得小球在最低点的速度是相等的,根据牛顿第二定律可得
,即在两种情况在最低点的向心力大小相等即合力大小相等,C正确。在从M到N的过程中最低点小球受到的洛伦兹力方向竖直向下,故有
,从N点到M点的过程中的最低点小球受到的洛伦兹力方向竖直向上,故有
,所以两种情况下小球经过最低点时对轨道的压力大小是不相同的,D错误。
本题难度:简单
4、计算题 (9分) 如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,OP=0.5m.现有一质量m=4×10-20kg、电荷量q=+2×10-14C的粒子,从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向外的圆形磁场区域,且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求:

(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)圆形磁场区域的最小半径.
参考答案:(1)0.3m?(2)
?(3)0.15m
本题解析:(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
?
?(2分)
解得? R=0.3m?(1分)
(2)带电粒子进磁场的初速度方向水平向右,离开磁场的末速度垂直AO斜向下,速度偏向角为
,所以匀速圆周运动的圆心角也为60°,运动的时间为T/6,
又
,粒子在磁场中运动的时间为
?(2分)
解得
?(1分)
(3)根据粒子做匀速圆周运动圆心角为60°,可求得对应圆弧的弦长为R,最小的圆形区域即以该弦长作为直径,所以圆形磁场区域的最小半径rmin=
=0.15m?(3分)
本题难度:一般
5、计算题 (22分)如图所示,无限宽广的匀强磁场分布在xoy平面内,x轴上下方磁场均垂直xoy 平面向里,x轴上方的磁场的磁感应强度为B,x轴下方的磁场的磁感应强度为4B/3。现有一质量为m,电量为-q带负电粒子以速度v0从坐标原点O沿y方向进入上方磁场。在粒子运动过程中,与x轴交于若干点。不计粒子的重力。求:

(1)粒子在x轴上方磁场做匀速圆周运动半径r1
(2)设x上方的周期为T1,x下方的周为T2,求T1:T2
(3)如把x上方运动的半周与x下方运动的半周称为一周期的话,则每经过一周期,在x轴上粒子右移的距离。
(4)在与x轴的所有交点中,粒子两次通过同一点的坐标位置。
参考答案:(1)
?(2)4:3?(3)
?(4)
本题解析:(1)粒子在x轴上方磁场做匀速圆周运动半径r1,下方磁场中做匀速圆周运动半径r2
由
?(6分)
(2)x上方的周期为T1,x下方的周为T2,
?(2分)?
?(2分)
T1:T2 =4:3?(2分)
(3)在磁场中运动轨迹如图所示,如把x上方运动的半周与x下方运动的半周称为一周期的话,则每经过一周期,在x轴上粒子右移
(5分)
(4)则在每4周期刚结束时粒子第二次经过
的这一点,以后每过一周期将会出现符合要求的点。
故
(5分)(式中k取1、2、3……)

本题难度:一般