时间:2017-08-25 12:26:23
1、计算题 如图所示，相距为R的两块平行金属板M、N正对着放置，s1、s2分别为M、N板上的小孔，s1、s2、O三点共线，它们的连线垂直M、N，且s2O=R。以O为圆心、R为半径的圆形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。D为收集板，板上各点到O点的距离以及板两端点的距离都为2R，板两端点的连线垂直M、N板。质量为m、带电量为+q的粒子，经s1进入M、N间的电场后，通过s2进入磁场。粒子在s1处的速度和粒子所受的重力均不计。
（1）当M、N间的电压为U时，求粒子进入磁场时速度的大小υ；
（2）若粒子恰好打在收集板D的中点上，求M、N间的电压值U0；
（3）当M、N间的电压不同时，粒子从s1到打在D上经历的时间t会不同，求t的最小值。
参考答案：解：（1）粒子从s1到达s2的过程中，根据动能定理得
①
解得粒子进入磁场时速度的大小
（2）粒子进入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，有
②
由①②得加速电压U与轨迹半径r的关系为
当粒子打在收集板D的中点时，粒子在磁场中运动的半径r0=R
对应电压
（3）M、N间的电压越大，粒子进入磁场时的速度越大，粒子在极板间经历的时间越短，同时在磁场中运动轨迹的半径越大，在磁场中运动的时间也会越短，出磁场后匀速运动的时间也越短，所以当粒子打在收集板D的右端时，对应时间t最短
根据几何关系可以求得粒子在磁场中运动的半径r=
R
由②得粒子进入磁场时速度的大小
粒子在电场中经历的时间
粒子在磁场中经历的时间
粒子出磁场后做匀速直线运动经历的时间
粒子从s1到打在收集板D上经历的最短时间为t=t1+t2+t3=
本题解析：
本题难度：困难
2、计算题 在甲图中，带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从G点垂直于MN进入偏转磁场。该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点，如图甲所示，测得G、H间的距离为d，粒子的重力可忽略不计。
(1)设粒子的电荷量为q，质量为m。求该粒子的比荷
；
(2)若偏转磁场的区域为圆形，且与MN相切于G点，如图乙所示，其它条件不变,要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上(MN足够长)，求磁场区域的半径应满足的条件。
参考答案：（1）
（2）R≤
本题解析：(1)带电粒子经过电场加速，进入偏转磁场时速度为v，由动能定理
qU=
mv
?
进入磁场后带电粒子做匀带圆周运动，轨道半径r，qvB=m
?
打到H点有r=?
由①②③得=?
(2)要保证所有带电粒子都不能打到MN边界上，带电粒子在磁场中运动偏角要小于或等于90°，临界状态为90°如图所示，磁场区半径R=r=?
所以磁场区域半径满足R≤?
点评：当粒子在磁场中运动时，必须弄清楚粒子的运动轨迹，然后结合几何知识和牛顿第二定律分析
本题难度：一般
3、选择题 如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，两个相同的带电粒子先后沿AB方向从A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则
[? ]
A．从P点射出的粒子速度大
B．从Q点射出的粒子速度大
C．从P点射出的粒子，在磁场中运动的时间长
D．两粒子在磁场中运动是时间一样长
参考答案：BD
本题解析：
本题难度：一般
4、简答题 质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示．已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．求：匀强磁场的磁感应强度B．
参考答案：作粒子经电场和磁场中的轨迹图，如图所示．设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v，由动能定理得：
qU=12mv2…①
离子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：
qvB=mv2r…②
由几何关系得：
r2=（r-L）2+d2…③
联立①②③求解得：磁感应强度：B=2LL2+d2
本题解析：
本题难度：一般
5、选择题 如图所示是电视机的显像管的结构示意图，荧光屏平面位于坐标平面xOz，y轴是显像管的纵轴线．位于显像管尾部的灯丝被电流加热后会有电子逸出，这些电子在加速电压的作用下以很高的速度沿y轴向其正方向射出，构成了显像管的“电子枪”．如果没有其它力的作用，从电子枪发射出的高速电子将做匀速直线运动打到坐标原点O，使荧光屏的正中间出现一个亮点．当在显像管的管颈处的较小区域（图中B部分）加沿z轴方向的磁场（偏转磁场），亮点将偏离原点O而打在x轴上的某一点，偏离的方向和距离大小依赖于磁场的磁感应强度B．为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线（电子束的水平扫描运动），偏转磁场的磁感应强度随时间变化的规律是下列情况中的哪一个（ ）
A．
B．
C．
D．
参考答案：据题意，如果没有其它力的作用，电子将打到坐标原点O，为使荧光屏上出现沿x轴的一条贯穿全屏的水平亮线，电子既要能向x轴正向偏转，又要能向x轴负向偏转，实现来回扫描，必须加方向周期性改变的偏转磁场．而且电子的偏转距离要周期性，由半径公式r=mvqB分析得知磁感应强度的大小也随时间周期性变化．故A正确．
故选A
本题解析：
本题难度：简单