高中物理知识点总结《粒子在有界磁场中运动》试题巩固(2020年最新版)(九)

时间:2020-08-09 23:00:53

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1、选择题  如图所示,比荷为e/m的电子从左侧垂直于界面、垂直于磁场射入宽度为d、磁感受应强度为B的匀强磁场区域,要从右侧面穿出这个磁场区域,电子的速度至少应为
[? ]

A、2Bed/m
B、Bed/m
C、Bed/(2m)
D、Bed/m


参考答案:B


本题解析:


本题难度:简单



2、选择题  如图所示,在的空间中有恒定的匀强磁场,磁感强度的方向垂直于Oxy平面向里,大小为B。现有一质量为m电量为q的带电粒子(不计重力),在x轴上到原点的距离为的P点,以平行于y轴的初速度射入此磁场,在磁场力作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。由这些条件可知

A.带电粒子一定带正电
B.不能确定粒子速度的大小
C.不能确定粒子射出此磁场的位置
D.不能确定粒子在此磁场中运动所经历的时间


参考答案:A


本题解析:粒子向左偏转,受到向左的洛伦兹力,由左手定则知粒子带正电,A正确;由题意知粒子的轨迹半径,由,得,所以B错;粒子射出磁场的位置为,所以C错;粒子运动时间为个周期,,所以D错。
考点:带电粒子在匀强磁场中的运动


本题难度:一般



3、计算题  (18分)如图所示装置的左半部分为速度选择器,相距为d的两块平行金属板分别连在电压可调的电源两极上(上板接正极),板间存在方向垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场;右半部分为一半径为R的半圆形磁场区域,内有垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场.矩形abcd相切于半圆,小孔M、N连线延长线经过圆心O点且与ad垂直.一束质量为m、带电量为+q的离子(不计重力)以不同速率沿MN方向从M孔射入.

(1)金属板间电压为U0时,求从N孔射出的离子的速度大小;
(2)要使离子能打到ab上,求金属板间电压U的取值范围.


参考答案:(1)   (2)


本题解析:(1)设电压为U0时,两板间电场强度为E,从N孔射出的粒子速度为v,则
 ①,  由平衡条件得 ②
解得:  ③
(2)如答图(


本题难度:一般



4、计算题  如图所示. 半径分别为a 、b的两同心虚线圆所围空间分别存在电场和磁场,中心O处固定一个半径很小(可忽略不计)的金属球,在小圆空间内存在沿半径向内的辐向电场,小圆周与金属球间电势差U,两圆之间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,设有一个带负电的粒子从金属球表面沿x轴正方向以很小的初速度逸出,粒子质量为m,电荷量为q.(不计粒子的重力,忽略粒子逸出的初速度)
试求:(1)粒子到达小圆周上时的速度为多大?
(2)粒子以(1)中的速度进入两圆间的磁场中,当磁感应强超过某一临界值时,粒子将不能到达大圆周,求此磁感应强度的最小值B.
(3)若当磁感应强度取(2)中最小值,且时,粒子运动一段时间后恰好能沿x轴负方向回到原出发点,求粒子从逸出到第一次回到原出发点的过程中,在磁场中运动的时间.(设粒子与金属球正碰后电量不变且能以原速率原路返回)


参考答案:(1)(2)(3)


本题解析:(1)粒子在电场中加速,根据动能定理得:
………………3分
所以………………3分
(2)粒子进入磁场后,受络伦兹力做匀速圆周运动,
…………………………2分
要使粒子不能到达大圆周,其最大的圆半径为轨迹圆与大圆周相切,如图.

则有…………2分?所以
联系解得……………………2分
(3)由图可知?………………2分
则粒子在磁场中转,然后沿半径进入电场减速到达金属球表面,再经电场加速原路返回磁场,如此重复,恰好经过4个回旋后,沿与原出射方向相反的方向回到原出发点.
因为…………2分
将B代入,得粒子在磁场中运动时间为?……2分


本题难度:一般



5、选择题  如图,在圆形空间区域内存在关于ab直径对称、方向相反的两匀强磁场,两磁场的磁感应强度大小相等,一金属导线制作的圆环刚好与磁场边界重合,下列说法中正确的是(  )
A.若使圆环向右平动,感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B.若使圆环竖直向上平动,感应电流方向始终沿逆时针
C.若圆环以a、b为轴转动,在0-90°内,由右手定则知a点的电势高于b点的电势
D.若圆环以a、b为轴转动,始终有b点的电势高于a点的电势



参考答案:A、若圆形向右平动,由右手定则知感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向,A选项正确;
B、若线圈向上平动,由于圆环的磁通量未发生变化,所以圆环中无感应电流产生,B选项错误;
C、若圆环以ab为轴转动,在0-90°内,由右手定则知a点的电势高于b点的电势,在90°-180°内,由右手定则知b点的电势高于a点的电势,以后a、b两点电势按此规律周期性变化,C选项正确、D选项错误;
故选:AC.


本题解析:


本题难度:简单




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