高考物理试卷《粒子在有界磁场中运动》试题巩固（2017年最新版）(六) 2017-08-09 09:06:58 来源:91考试网 作者:www.91exam.org 【大 中 小】 微信搜索关注"91考试网"公众号,领30元,获取公务员、事业编、教师等考试资料40G! 1、选择题  在y＞0的区域内存在匀强磁场，磁场垂直于图中的xOy平面，方向指向纸外，原点O处有一离子源，沿各个方向射出速率相等的同种正离子，不考虑离子之间的相互作用，它们在磁场中做圆周运动的圆心所在的轨迹，下面给出的四个半圆中能正确表示的是 （　　） A． B． C． D． 参考答案：由r=mvqB知，在磁场中做匀速圆周运动的所有粒子半径相同．由左手定则，分别研究离子沿x轴负方向、y轴正方向、x轴正方向射入的粒子，其分别在y轴正方向上、x轴正方向上和y轴负方向上，则知其做圆弧运动的圆心轨迹为A． 故A正确． 故选：A． 本题解析： 本题难度：一般 2、计算题  （10分）如图所示，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动的方向与原入射方向成角．设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间的相互作用力及所受的重力．求： （1）电子在磁场中运动的时间t （2）圆形磁场区域的半径r． 参考答案：（1）（2） 本题解析：1） 解得： （2）? 由几何关系得： 解得： 点评：需要注意的是粒子在磁场中的运动和速度无关，只和轨迹所对的圆心角有关 本题难度：一般 3、选择题  一个带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子经过的轨迹如图所示，轨迹上的每一小段都可以近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小（带电量不变），从图中可以确定粒子的运动方向和电性是（　　） A．粒子从a到b，带负电 B．粒子从b到a，带负电 C．粒子从a到b，带正电 D．粒子从b到a，带正电

参考答案：C

本题解析：

本题难度：简单

4、简答题  一个负离子，质量为m，电量大小为q，以速率V垂直于屏S经过小孔O射入存在着匀强磁场的真空室中(如图11)。磁感应强度B的方向与离子的运动方向垂直，并垂直于图1中纸面向里。

(1)求离子进入磁场后到达屏S上时的位置与O点的距离。
(2)如果离子进入磁场后经过时间t到达位置P，证明:直线O与离子入射方向之间的夹角θ跟t的关系是。

参考答案：(1)

(2)当离子到位置P时，圆心角(见图12)：因为，所以。

本题解析：(1)离子的初速度与匀强磁场的方向垂直，在洛仑兹力作用下，做匀速圆周运动。设圆半径为r，则据牛顿第二定律可得：

?，解得
如图12所示，离了回到屏S上的位置A与O点的距离为：AO=2r
所以
(2)当离子到位置P时，圆心角(见图12)：

因为，所以。

本题难度：简单

5、简答题  ）如图所示，水平面内有两根互相平行且足够长的光滑金属轨道，它们间的距离L="0.20" m，在两轨道的左端之间接有一个R=0.10W的电阻.在虚线OOˊ(OOˊ垂直于轨道)右侧有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.50 T.一根质量m=0.10 kg的直金属杆ab垂直于轨道放在两根轨道上.某时刻杆ab以v0=2.0 m/s且平行于轨道的初速度进入磁场，同时在杆上施加一个水平拉力，使其以a=2.0 m/s2的加速度做匀减速直线运动.杆ab始终与轨道垂直且它们之间保持良好接触. 杆ab和轨道的电阻均可忽略.
（1）在金属杆ab向右运动的过程中，求杆中的感应电流为最大值的时，水平拉力的功率；
（2）从金属杆ab进入磁场至速度减为零的过程中，电阻R上发出的热量Q="0.13" J，求此过程中水平拉力做的功.

参考答案：（1）7.5×10-2 W（2）-7.0×10-2 J

本题解析：（1）金属杆刚进入磁场时，速度最大，由可知，此时杆中的感应电流也最大.
当速度减至m/s时，电流为最大值的，即?A
此时杆ab所受的安培力
N，方向水平向左
设杆ab所受的水平拉力为F，根据牛顿第二定律
F安+F = ma
F = ma - F安 =" 0.15" N，方向水平向左
此时施加在杆ab上的水平拉力的功率
= 7.5×10-2 W
（2）金属杆进入磁场后，一直受到安培力和水平拉力的共同作用而做匀减速直线运动，直至速度为零.设此过程中安培力做功为W安，拉力做功为W，则由动能定理得

其中克服安培力做功的数值等于电阻R上发出的热量Q，即-W安=Q，所以
= -7.0×10-2 J

本题难度：简单

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