高考物理试题《粒子在有界磁场中运动》高频考点强化练习(2018年最新版)(十)

时间:2018-10-02 04:35:27

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1、选择题  如图所示,一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一质量为m,电荷量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场,从磁场中射出时速度方向改变了θ角。磁场的磁感应强度大小为

[? ]
A.
B.
C.
D.


参考答案:B


本题解析:


本题难度:一般



2、简答题  如图所示,一种β射线管由平行金属板A、B和平行于金属板的细管C组成,放射源S在A极板左端,可以向各个方向发射不同速度的β粒子.若金属板长为L,金属板间距为

1
2
L,细管C与两金属板等距,已知β粒子电荷量为-e,质量为m.求:
(1)当A、B板间加上垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场时,能从细管C水平射出β粒子速度大小;
(2)当A、B板间加电压U时,放射源S射出的β粒子速度大小为多少时,才难从细管C水平射出.91考试网


参考答案:
91考试网
(1)加匀强磁场B时,?粒子在磁场中做匀速圆周运动,如图,圆心在O点,
由几何知识得:R2=L2+(R-14L)2R=178L①
洛伦兹力提供向心力?evB=mv2R②
由①②整理得?v=17eBL8m
(2)加电压U,A、B板间为匀强电场.β粒子从放射源S发射,
从细管C水平射出的逆过程为类平抛运动,设β粒子从放射源
S发射的速度为v,从细管C水平射出的速度为v0,则
水平方向?x=L=v0t
竖直方向?y=L4=12at2
a=Eem
E=2UL
联立以上各式求得v0=2


本题解析:


本题难度:一般



3、计算题  如图所示,左侧装置内存在着匀强磁场和方向竖直向下的匀强电场,装置上下两极板问电势差为U,间距为L;右侧为“台形”匀强磁场区域ACDH,其中,AH//CD,?=4L。一束电荷量大小为q、质量不等的带电粒子(不计重力、可视为质点),从狭缝S1射入左侧装置中恰能沿水平直线运动并从狭缝S2射出,接着粒子垂直于AH、由AH的中点M射入“台形”区域,最后全部从边界AC射出。若两个区域的磁场方向均水平(垂直于纸面向里)、磁感应强度大小均为B,“台形”宽度=L,忽略电场、磁场的边缘效应及粒子间的相互作用。

(1)判定这束粒子所带电荷的种类,并求出粒子速度的大小;
(2)求出这束粒子可能的质量最小值和最大值;
(3)求出(2)问中偏转角度最大的粒子在“台形”区域中运动的时间。


参考答案:(1)(2)(3)


本题解析:(1)由于粒子在“台形”磁场中从边界AC射出,可知粒子带正电
由于粒子在左侧正交电磁场中沿直线通过,且洛伦兹力不做功,故粒子速率不变
故有:,而,所以
(2)在台形区域内,粒子匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有
由上式知:当粒子质量最小时,R最小,粒子运动轨迹恰好与AC相切,如图,

当粒子质量有最大值时,R最大,粒子运动轨迹恰好过C点,如图

根据几何关系有,所以
因为,所以是等边三角形,
解得:
(3)粒子运动周期
粒子沿质量最小时的轨迹运动时对应圆心角最大,有
解得


本题难度:一般



4、简答题  如图所示是说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为l.电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场,设电子质量为m、电量为e.求:
(1)经电场加速后电子速度v的大小;
(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是多大?


参考答案:解(1)经电场加速后电子的动能定理得
eU1=12mv2
则经电场加速后电子的速度为:v=


本题解析:


本题难度:一般



5、选择题  如图所示,不同带电粒子以不同速度由左端中线水平射入如图装置,左侧有竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面向内的匀强磁场B1,右侧是垂直于纸面向外的磁场B2,中间有一小孔,不计粒子重力。下列说法正确的是(     )

A.只有正电荷才能沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域。
B.只有速度的粒子才能沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域
C.如果粒子打在胶片上离小孔的距离是,则该粒子的荷质比为
D.若甲、乙两个粒子的电荷量相等,打在胶片上离小孔的距离是2:3,则甲、乙粒子的质量比为2:3


参考答案:D


本题解析:B1区域为速度选择器,只要满足vqB1=Eq,即速度符合v=的粒子都可以沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域,与电荷量以及带点性质无关,A、B错误;如果粒子打在胶片上离小孔的距离是d,则d/2=me/B1B2q,q/m=2E/B1B2d,C错误;如果甲、乙两个粒子的电荷量相等,打在胶片上离小孔的距离是2:3,则甲、乙粒子的质量比为2:3,D正确。
考点:考查了带电粒子在电磁场中的运动


本题难度:一般




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