时间:2017-09-26 10:02:02
1、填空题 如图所示为质谱仪的原理示意图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E、方向水平向右．已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点垂直MN进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．可测量出G、H间的距离为l．带电粒子的重力可忽略不计．粒子速度选择器中匀强磁场的磁感强度B1的大小为??；偏转磁场的磁感强度B2的大小为?。
参考答案：
， 
本题解析：（1）粒子在电场中运动只有电场力做功，根据动能定理可以求得粒子从加速电场射出时速度v的大小；
（2）带电的粒子在速度选择器中做匀速直线运动，说明粒子受力平衡，根据粒子的受力状态可以求得速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小；
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子在磁场中运动的半径公式可以求得偏转磁场的磁感应强度B2的大小．
（1）粒子在电场中运动只有电场力做功，根据动能定理可得，
，可以求得粒子从加速电场射出时速度v的大小v为，
；
（2）粒子在速度选择器中受力平衡，所以
，所以磁感应强度
的大小为
，
（3）粒子垂直进入磁场，做圆周运动，半径的大小为
，所以
即
，
所以
．
点评：粒子在速度选择器中的运动可以分为匀加速直线运动、匀速运动和匀速圆周运动，根据不同阶段的运动的特点来分类解决．
本题难度：一般
2、计算题 如图所示，虚线OL与y轴的夹角为θ＝60°，在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子从左侧平行于x轴射入磁场，入射点为M。粒子在磁场中运动的轨道半径为R。粒子离开磁场后的运动轨迹与x轴交于P点（图中未画出），且OP=R。不计重力。求M点到O点的距离和粒子在磁场中运动的时间。
参考答案：当α=30°时，粒子在磁场中运动的时间为
当α=90°时，粒子在磁场中运动的时间为
本题解析：根据题意，粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设运动轨迹交虚线OL于A点，圆心在y轴上的C点，AC与y轴的夹角为α；粒子从A点射出后，运动轨迹交x轴的P点，设AP与x轴的夹角为β，如图所示。有（判断出圆心在y轴上得1分）
?（1分）
周期为 
?（1分）
过A点作x、y轴的垂线，垂足分别为B、D。由几何知识得
，
，
，
α=β?（2分）
联立得到 
?（2分）
解得α=30°，或α=90°?（各2分）
设M点到O点的距离为h，有
，
?
联立得到 h=R-
Rcos(α+30°)?（1分）
解得h=(1-
)R（α=30°） ?（2分）
h=(1+)R（α=90°）?（2分）
当α=30°时，粒子在磁场中运动的时间为?（2分）
当α=90°时，粒子在磁场中运动的时间为?（2分）
【考点定位】考查带电粒子在匀强磁场中的运动及其相关知识。
本题难度：一般
3、选择题 如图甲所示为一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。 现给圆环向右初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是下图中的?
[? ]
A、
B、
C、
D、
参考答案：AD
本题解析：
本题难度：一般
4、选择题 一圆柱形磁铁竖直放置，如图所示，在它的下方有一带正电小球置于光滑绝缘水平面上，小球在水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是
A．小球所受的合力可能不指向圆心
B．小球所受的洛仑兹力指向圆心
C．俯视观察，小球的运动方向一定是顺时针
D．俯视观察，小球的运动方向一定是逆时针
参考答案：C
本题解析：小球做匀速圆周运动，合外力提供向心力一定指向圆心选项A错。由于在圆周轨迹上，柱形磁铁的磁场并不是竖直方向，所有洛伦兹力不是水平方向，也不可能指向圆心选项B错。但小球在光滑的绝缘水平面上，能提供向心力的只有洛伦兹力在水平方向的分力，磁场方向和洛伦兹力方向如下图，根据左手定则判断，俯视观察，小球的运动方向一定是顺时针方向选项C对D错。
本题难度：一般
5、填空题 阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是______．若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将______（填“向上”“向下”“向里”“向外”）偏转．
参考答案：由阴极射线管射出的为高速电子流；电子在阳极的作用下高速向阳极运动；因磁场向里，则由左手定则可得带电粒子向下运动；
故答案为：电子；向下．
本题解析：
本题难度：一般