高考物理试卷《粒子在有界磁场中运动》答题技巧(2017年最新版)(二)
2017-08-09 09:17:46
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,在半径为R的圆形区域内,有匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直于圆平面(未画出).一群比荷都为α的负离子体以相同速率v0(较大),由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后,又飞出磁场,则下列说法正确的是(不计重力)?( ) A.离子飞出磁场时的动能一定相等 B.离子在磁场中运动半径不一定相等 C.沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大 D.由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长
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参考答案:A、因洛仑兹力永不做功,故粒子在磁场中运动时动能保持不变,故A正确; B、由Bqv=mv2R可知,R=mvBq,因粒子的速率相同,比荷相同,故半径相同,故B错误; C、由圆的性质可知,轨迹圆与磁场圆相交,当轨迹圆的弦长最大时偏向角最大,故应该使弦长为PQ,故此时粒子一定不会沿PQ飞出,故C错误; D、由C的分析可知,由Q点飞出的粒子圆心角最大,故所对应的时间最长;故D正确; 故选AD.
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 (A)如图所示,在边长为L=1m的等边三角形ACD区域内,存在磁感应强度为B= T、方向垂直纸面向外的匀强磁场,现有一束比荷=102C/kg带正电粒子,从AC边中点P以平行于CD边的某一速度射入磁场,粒子的重力可忽略不计. (1)若粒子进入磁场时的速度大小为v0=10m/s,求粒子在磁场中运动的轨道半径; (2)若粒子能从AC边飞出磁场,求粒子在磁场中的运动时间; (3)为使粒子能从CD边飞出磁场,粒子进入磁场时的速度大小应满足的条件?

参考答案:(1)洛伦兹力提供向心力,则有:qvB=mv2r, 解之得:r=mvqB=10
本题解析:
本题难度:简单
3、计算题 (12分)如图所示,左侧匀强电场的区域宽度为L,电场强度为E,右侧匀强磁场的左右宽度为d ,磁场的上下区域很长,一质量为m、带电量为q的粒子,从电场的左边界A点静止释放,经电场加速后垂直进入磁场,出磁场时与入射方向的偏角为θ.(不计粒子重力) 求:
 (1)粒子离开电场时的速度; (2)匀强磁场的磁感应强度; (3)粒子在磁场中的运动时间.
参考答案:(1) (2) (3)
本题解析:
 (1)在电场中 ? (2分)得? ?(1分) (2)在磁场中 ?(2分) 有几何关系 ?(3分) 可得 ?(1分) (3)由周期公式 ?(1分) 及? ?(1分) 可得? ?(1分 点评:难度中等,处理粒子在磁场中的运动问题,首先画出运动的大致轨迹,先找圆心后求半径,粒子的运动时间由圆心角确定
本题难度:一般
4、选择题 在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素 U,由于发生α衰变而变为一种新元素钍核Th,假设衰变时释放的核能全部转化为α粒子和钍核的动能,则α粒子和钍核的动能之比以及它们在磁场中运动的半径之比为( ) A.1:1,两内切圆,半径之比为1:45 B.4:234,两外切圆,半径之比为45:1 C.234:4,两外切圆,半径之比为45:1 D.2:90,两内切圆,半径之比为1:45
参考答案:动量P=mv,得v=pm,Ek=12mv2=p22m 衰变过程动量守恒,所以两种粒子合动量为0,动量大小相等方向相反, 所以EK:EK′=m′:m=234:4 根据动量守恒:mv=m′v′ R=mvqB,动量相同所以RR′=q′q=902=451; 两粒子带同种电荷,运动方向相反,由左手定则知安培力方向相反,故为外接圆; 故选C.
本题解析:
本题难度:一般
5、计算题 (14分)(2013成都检测)如右图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C,从静止开始经电压为U1=100 V的电场加速后,从两平行金属板的中间水平进入偏转电场中,微粒从金属板边缘射出电场时的偏转角θ=30°,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6 cm的匀强磁场区域.微粒重力忽略不计.求:
 (1)带电微粒进入偏转电场时的速率v1; (2)偏转电场中两金属板间的电压U2; (3)为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强B至少多大?
参考答案:(1)1.0×104 m/s (2)66.7 V (3)0.1 T
本题解析:(1)带电微粒经加速电场加速后速率为v1,根据动能定理有U1q= m v1==1.0×104m/s. (2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,设微粒进入磁场时的速度为v′,则
 v′= 得出v′= v1. 由动能定理有
m(v′2-v )=q 解得U2=66.7 V. (3)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设微粒恰好不从磁场右边射出时,做匀速圆周运动的轨道半径为R,由几何关系知 R+ =D 由牛顿运动定律及运动学规律 qv′B= , 得B=0.1 T. 若带电粒子不射出磁场,磁感应强度B至少为0.1 T. 考点:本题考查带电粒子在电场中的加速、类平抛运动,及粒子在磁场中的运动。
本题难度:一般
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