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高中物理知识点复习《粒子在有界磁场中运动》试题强化练习(2017年最新版)(四)
参考答案:A 本题解析:根据动能定理,在加速电场中有 本题难度:困难 2、简答题 如图甲所示为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的比荷时所用实验装置的示意图.K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴极发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿00’方向垂直进人方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域.磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转.已知圆形磁场的半径为r,圆心为C.
(3)有位同学提出了该装置的改造方案,把球形荧屏改成平面荧屏,并画出了如图乙的示意图.已知电场平行金属板长度为L1,金属板右则到荧屏垂直距离为L2.实验方案的第一步不变,可求出电子在复合场中沿直线向右飞行的速度.第二步撤去磁场,保持电场和电子的速度不变,使电子只在电场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过屏上刻度可直接读出电子偏离屏中心点的距离
![]() 参考答案:(1)电子在复合场中二力平衡,即: 本题解析: 本题难度:一般 3、选择题 下列实验,表明电子在磁场中偏转的是( ? ) 参考答案:C 本题解析: 本题难度:简单 4、选择题 如图,为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹,室中匀强磁场的方向与轨迹所在的平面垂直﹙图中垂直于纸面向里﹚由此可知粒子( ) |

参考答案:粒子穿过铅板之后粒子的速度减小,根据半径的公式r=mvqB可知,穿过之后粒子的半径的大小会减小,所以粒子是由下向上运动的,根据左手定则可知,粒子带的是正电荷,所以B正确,ACD错误.
故选B.
本题解析:
本题难度:一般
5、简答题 一足够长的矩形区域abcd内有磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,矩形区域的左边界ad宽为L,现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子,速度大小为v0,方向与ad边夹角为θ=30°,如图所示.已知粒子的电荷量为q,质量为m(重力忽略不计).
(1)若粒子带负电,且恰好能从d点射出磁场,求v0的大小;
(2)若粒子带正电,使粒子能从ab边射出磁场,求v0的取值范围,以及此范围内粒子在磁场中运动时间t的范围.
参考答案:(1)若粒子带负电,且恰好能从d点射出磁场,它运动的轨迹如图1,
则运动的半径:R=L2,
运动的过程洛伦兹力提供向心力,得:qv0B=mv20R
整理得:ν0=BqL2m
(2)若粒子带正电,粒子运动的轨迹如右图所示,当粒子的速度大于与R1相对应的速度v1时,粒子将从dc边射出.
由几何关系可得:R1=L①
由洛仑兹力和向心力公式可得:qv1B=mv21R1 ②
当粒子的速度小于与R2相对应的速度v2时,粒子将从ad边射出.
由几何关系可得:12L-R2=12R2 ③
由③式解得:R2=13L ④
由洛仑兹力和向心力公式可得:qv2B=mv22R2 ⑤
将①④式分别代入②⑤式可解得:v1=qBLm;v2=qBL3m ⑥
所以v0的取值范围是qBL3m≤v0≤qBLm ⑦
从图中可以看出,当轨迹的半径对应R1时从ab边上射出使用的时间最短,此时对应的圆心角为:
θ=180°-30°=150°
由公式可得:T=2πRv=2πmqB⑧
根据周期与运动时间的关系得:θ360°=t1T
整理得:t1=5πm6qB ⑨
粒子在磁场中运动的时间最长,其做圆周运动的圆心角必然最大,在答图中,当粒子的速度小于v2时,粒子从ad边的不同位置射出时,其半径虽不同,但圆心角的夹角都是300°=56×2π,所以粒子在磁场中的运动时间也是5T6,此即粒子在磁场中运动的最长时间.
所以粒子运动的最长时间为:t2=5T6=5πm3qB⑩
与粒子在磁场中运行时间相对应的t的大小范围是5πm6Bq<t≤5πm3Bq:
答:(1)ν0=BqL2m(2)v0的取值范围BqL3m≤ν0≤BqLm,粒子在磁场中运动时间t的范围5πm6Bq<t≤5πm3Bq.
本题解析:
本题难度:简单
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