高考物理试题《向心力与向心加速度》高频考点预测(2019年最新版)(三)

时间:2019-07-03 00:40:38

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1、简答题  如图,在x轴下方有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于x?y平面向外.P是y轴上距原点为h的一点,N0为x轴上距原点为a的一点.A是一块平行于x轴的挡板,与x轴的距离为

h
2
,A的中点在y轴上,长度略小于
a
2
.带电粒子与挡板碰撞前后,x方向的分速度不变,y方向的分速度反向、大小不变.质量为m,电荷量为q(q>0)的粒子从P点瞄准N0点入射,最后又通过P点.不计重力.
(1)若粒子从P点射出的速率为v,求粒子在磁场中运动的轨道半径R;
(2)求粒子从N0点射入磁场到第一次穿出磁场所经历的时间.(可用反三角函数表示)
(3)求粒子入射速度的所有可能值.91考试网


参考答案:(1)当粒子的入射速度为v时,粒子在磁场中运动的轨道半径为R,
? 由qvB=mv2R? ①
?得轨道半径R=mvqB②
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? (2)如图所示,第一次射出磁场的点为N′,粒子与A板碰撞后再次进入磁场的位置为N1.
? sinθ=POPN0=h


本题解析:


本题难度:一般



2、简答题  如图所示,虚线为相邻两个匀强磁场区域1和2的边界,磁场的方向都垂直于纸面向里.区域1的磁感应强度的大小为B,区域2的磁感应强度为

2
3
B.两个区域的宽度为L.一质量为m,电荷量为+q的粒子,沿垂直于区域1的边界方向,从区域1的边界上的P点射入区域1并进入区域2最后恰未能穿出区域2.求此带电粒子的速度.不计重力.91考试网


参考答案:
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设粒子的速度为v,用R1表示粒子在区域1中做圆周运动的轨道半径,有qvB=mv2R1;得R1=mvqB①
用R2表示粒子在区域2中做圆周运动的轨道半径,有qv23B=mv2R2;得R2=3mv2qB=32R1②
在区域1中运动的轨道与在区域2中运动的轨迹在P1点相切,两段轨迹的圆心都在PO1所在的直线上,且O1落在上边界处.设∠PO1P1=θ,则有
L=R1sinθ;? ③
L=R2-R2cos(90°-θ);④
联立②③④得,R1=5L3;
代入①式得:v=5LqB3m
答:此带电粒子的速度v=5LqB3m.


本题解析:


本题难度:一般



3、选择题  关于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是(  )
A.向心力就是物体受到的指向圆心的某个力
B.物体转动周期是不变的
C.物体线速度的大小和方向都是不变的
D.物体加速度的大小和方向都是不变的


参考答案:A、做匀速圆周运动物体的向心力是物体所受的合外力,不一定就是物体受到的指向圆心的某个力.故A错误.
B、做匀速圆周运动物体的周期恒定不变.故B正确.
C、线速度的方向是圆周的切线方向,则其方向时刻在改变,而线速度的大小不变.故C错误.
D、物体加速度的大小不变,方向始终指向圆心,时刻在改变.故D错误.
故选B


本题解析:


本题难度:一般



4、选择题  如图所示,在x>0、y>0空间存在一恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B.现把α粒子(

?
42
He的原子核)和质子(?
11
H)在x轴上的P点以相同速度垂直于x轴射入此磁场,两粒子在磁场中运动轨迹如图中虚线所示,其中一个粒子由坐标原点垂直于x轴射出磁场,另一个粒子在y轴上的Q点垂直于y轴射出磁场.以下关于上述过程的说法正确的是(  )
A.从O点射出磁场的是α粒子,从Q点射出磁场的是质子
B.α粒子与质子在磁场中作圆周运动的半径之比为1:2
C.α粒子与质子在磁场中运动轨迹的长度不相等
D.α粒子与质子在磁场中运动时间相等
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参考答案:A、B、根据洛伦兹力提供向心力,有qvB=mv2R,解得R=mvqB;
故α粒子与质子在磁场中作圆周运动的半径之比为rαrH=mαmH?qHqα=41×12=21,故A错误,B错误;
C、由几何关系,两段圆弧的半径之比为2:1,故圆弧长度之比为:Sα:SH=Rα?π2:RH?π=1:1,即两段圆弧的长度相等,故C错误;
D、周期T=2πrv=2πmqB;
由于tα=14Tα,tH=12TH,
故tα:tH=90°360°Tα:180°360°TH=1:1,故D正确;
故选D.


本题解析:


本题难度:一般



5、简答题  如图所示,坐标系xOy在竖直平面内,空间有沿水平方向、垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.在x>0的空间内有沿x轴正方向的匀强电场,场强为E.一个带正电荷的小球经过图中x轴上的M点,沿着与水平方向成θ=30°角的斜向下的直线做匀速运动,经过y轴上的N点进入x<0的区域内.要使小球进入x<0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动,需在x<0区域内另加一匀强电场.若带电小球做圆周运动通过y轴上的P点(P点未标出),重力加速度设为g,求:
(1)小球运动的速度大小;
(2)在x<0的区域内所加电场的场强大小和方向;
(3)小球从N点运动到P点所用的时间.91考试网


参考答案:(1)球在MN段受力如图,因为在MN段球做匀速直线运动,所以球受到如图所示的三个力而平衡
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所以有:mgtan30°=qE?
? qvBsin30°=qE
联立解得:mg=3qE;v=2EB;
(2)在x<0的区域内,设所加的电场强度为E′,则由运动情况分析知:
球受的重力mg必与电场力qE′是一对平衡力,即:
qE′=mg
∴E′=mgq=


本题解析:


本题难度:一般




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