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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

4.如图所示,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度的大小为B1,P为磁场边界上的一点.相同的带正电荷粒子,以相同的速率从P点射人磁场区域,速度方向沿位于纸面内的各个方向.这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的1/3.若将磁感应强度的大小变为B2结果相应的弧长变为圆周长的1/4,不计粒子的重力和粒子间的相互影响,则等于(    )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

设圆的半径为r(1)磁感应强度为B1时,从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为M,最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点,∠POM=120°,如图所示:

所以粒子做圆周运动的半径R为:sin60°=,解得:R=r.

磁感应强度为B2时,从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为N,最远的点是轨迹上直径与磁场边界圆的交点,∠PON=90°,如图所示:

所以粒子做圆周运动的半径R′为:R′=r,

由带电粒子做圆周运动的半径:R=,由于v、m、q相等,

则得:===

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;向心力

解题思路

画出导电粒子的运动轨迹,找出临界条件角度关系,利用圆周运动由洛仑兹力充当向心力,分别表示出圆周运动的半径,进行比较即可

易错点

带电粒子在电磁场的轨迹问题涉及到较复杂几何关系,所以要规范画图

知识点

带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 3 分

16.如图所示,两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内,左右两端点等高,分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。M、N为轨道的最低点。则下列分析正确的是(    )

A两个小球到达轨道最低点的速度

B两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力FM > FN

C小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间

D磁场中小球能到达轨道另一端最高处,电场中小球不能到达轨道另一端最高处

正确答案

B,C,D

解析

在磁场中运动到最低点的过程洛伦兹力不做功,根据动能定理在电场中运动到最低点的过程电场力做负功,根据动能定理所以,A项错误;在M点时受力分析,洛伦兹力向向下,根据向心力公式,在N点时受力分析,根据向心力公式,所以FM > FN ,B项正确;设小球在磁场中和电场中下降的高度为h时速度分别为,由此可见不论h为多大都有,所以小球从磁场中运动到最低点M的平均速率大于从电场各运动到最低点N的平均速率,而两者路程相同,所以小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间,C项正确;磁场中小球运动过程中洛伦兹力不做功,机械能守恒,所以能到达轨道另一端最高处,电场中小球电场力做了负功,电势能增大,机械能减小,所以不能到达轨道另一端最高处,D项正确。

考查方向

本题考查了带电体在磁场和电场中运动,圆周运动的向心力,动能定理和能量守恒定律的应用。

易错点

(1)A选项没有注意到在磁场中运动时洛伦兹力不做功,在电场中电场力做负功。

(2)B选项在分析在M点受力分析时洛伦兹力方几易出错。

(3)想不到用平均速率的方法分析运动时间的大小。

知识点

向心力带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示的空间分布I、II、III三个区域,各边界相互平行,I区域存在匀强电场,电场强度,方向垂直边界向右,II、III区域存在匀强磁场,磁场的方向分别为垂直纸面向外和垂直纸面向里,磁感应强度分别为,三个区域宽度分别为

,一质量,电荷量的粒子从O点由静止释放,粒子的重力忽略不计,求:

20.粒子离开I区域时的速度大小v;

21.粒子在II区域内运动时间t;

22.粒子离开III区域时速度与边界面的夹角α.

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

粒子在电场中做匀加速直线运动,由动能定理有:

代入数据解得:

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

解题思路

粒子在电场中只受电场力做功,由动能定理可求得粒子离开I区域时的速度;

易错点

粒子在磁场中的运动一定要注意找出圆心和半径,进而能正确的应用好几何关系

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,则有:,代入数据解得: ,设在Ⅱ区内圆周运动的圆心角为θ,则有:,代入数据解得 ,粒子在Ⅱ区运动时间为:

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

解题思路

粒子在磁场Ⅱ中做圆周运动,由牛顿第二定律可得出粒子运动半径,由几何关系可得出粒子在Ⅱ中转过的圆心角,则可求得粒子运动的时间;

易错点

粒子在磁场中的运动一定要注意找出圆心和半径,进而能正确的应用好几何关系

第(3)小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

设粒子在Ⅲ区做圆周运动道半径为R,则有:,代入数据解得:R=5m 根据粒子运动轨迹,由几何关系可知△MNP为等边三角形;粒子离开Ⅲ区域时速度与边界面的夹角 

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

解题思路

由牛顿第二定律可求得粒子区域Ⅲ中的半径,由几何关系可得出粒子离开时与边界面的夹角.

易错点

粒子在磁场中的运动一定要注意找出圆心和半径,进而能正确的应用好几何关系

1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

4.如图,某带电粒子由静止开始经电压为的电场加速后,射入水平放置、电势差为的两导体板间的匀强电场中,带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入,穿过两板后又垂直于磁感线方向射入边界线竖直的匀强磁场中,则粒子进入磁场和射出磁场的M,N两点间的距离d随着的变化情况为(不计重力,不考虑边缘效应)()

Ad随变化,d随变化

Bd随变化,d与无关

Cd与无关,d与无关

Dd与无关,d随变化

正确答案

B

解析

带电粒子在电场中做类平抛运动,可将射出电场的粒子速度v分解成初速度方向与加速度方向,设出射速度与水平夹角为θ,
则有:=cosθ
而在磁场中做匀速圆周运动,设运动轨迹对应的半径为R,由几何关系可得,半径与直线MN夹角正好等于θ,
则有:=cosθ
所以d=
又因为半径公式R=
则有d==.故d随U1变化,d与U2无关,故B正确,ACD错误;

考查方向

带电粒子在混合场中的运动.

解题思路

不加磁场时粒子做匀速直线运动;加入磁场后,带电粒子在磁场中做圆周运动,已知偏向角则由几何关系可确定圆弧所对应的圆心角,则可求得圆的半径,由洛仑兹力充当向心力可求得带电粒子的比荷.

易错点

带电粒子在磁场中的运动类题目关键在于确定圆心和半径,然后由向心力公式即可确定半径公式,由几何关系即可求解.

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

8.如图甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),场强大小随时间变化情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子,并在此之后,每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,并恰好均能击中C点,若AB=BC=L,且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计重力和空气阻力,对于各粒子由A运动到C的过程中,以下说法正确的是:

A电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为2 v0︰1

B第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为2︰1

C第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为 1︰4

D第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为π:2

正确答案

A,D

解析

A选项,带电粒子在1s~2s时间内只有磁场没有电场,故第一个粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力有,根据几何知识可得r=L,故有qv0B0=①;在3s~4s时间内只有电场没有磁场,第二个粒子做类平抛运动有:L=v0t,L=at2,qE0=ma,联立可得qE0=②,联立①②可得=2v0,故A选项正确。B选项,第一个粒子只受磁场力作用,故qv0B0=ma1;第二个粒子只受电场力作用,故qE0=ma2,因为有=2v0,联立可得=,故B错误。C选项,第一个粒子只受磁场力作用,洛伦兹力了不做功,速度不变动能Ek1=mv02;第二个粒子做类平抛运动有:L=v0t,L=at2,相除可得=,又因为vy=at,所以vy=2v0,v==v0,Ek2=m(v0)2=mv02,故Ek1:Ek2=1:5,C错误。D选项,第一个粒子做的匀速圆周运动,=T=;第二个粒子做类平抛运动有:因为vy=2v0=at,qE0=ma,t2=,所以,=== ,故D选项正确。

考查方向

1、带电粒子在电场中的类平抛运动,带电粒子在磁场中的匀速圆周运动的综合考查。2、考查带电粒子在交变复合场中运动的时间、能量、加速度等。

解题思路

1、分析第一个带电粒子在1s~2s内做匀速圆周运动,第二个粒子在3s~4s内做类平抛运动。2、根据匀速圆周运动及类平抛运动的基本公式求解速度、动能、加速度、时间等物理量。

易错点

对各粒子在相应的时间内所做运动类型分析不清楚。

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

20.竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径分别为R的圆弧MN和半径为r的半圆弧NP拼接而成(两段圆弧相切于N点),小球带正电,质量为m,电荷量为q。已知将小球由M点静止释放后,它刚好能通过P点,不计空气阻力。下列说法正确的是(    )

A若加竖直向上的匀强电场E(Eq<mg),则小球能通过P点

B若加竖直向下的匀强电场,则小球不能通过P点

C若加垂直纸面向里的匀强磁场,则小球不能通过P点

D若加垂直纸面向外的匀强磁场,则小球不能通过P点

正确答案

A,C

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解析已在路上飞奔,马上就到!

知识点

带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 多选题
|
多选题 · 6 分

10.如图所示,在矩形区域EFGH内有平行于HE边的匀强电场,以A点为圆心的半圆与EF、FG、HE分别相切于B、G、H点,C点是BG的中点。一个带正电的粒子(不计重力)从H点沿HG方向射入电场后恰好从F点射出。以下说法正确的是(     )

A粒子的运动轨迹一定经过C点

B粒子的运动轨迹一定经过BC之间某点

C若将粒子的初速度变为原来的一半,粒子会由BF之间某点射出矩形EFGH区域

D若将粒子的初速度变为原来的一半,粒子恰好由B点射出矩形EFGH区域

正确答案

B,D

解析

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知识点

带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 4 分

17.环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,其工作原理的示意图如图所示。正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后,沿圆环切线方向射入对撞机的真空环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两种带电粒子将被局限在环状空腔内,沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动,从而再相遇去迎面相撞。为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动,下列说法中正确的是(     )

A对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越大

B对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小

C对于给定的带电粒子,加速电压U越大,粒子运动的周期越小

D对于给定的带电粒子,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变

正确答案

B,C

解析

每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项正确。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。

知识点

动能 动能定理磁感应强度带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

21.如图所示,空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0. 5T的匀强磁场,一质量为0. 2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端放置一质最为0.lkg、带电荷量q=+0. 2C的滑块,滑块与绝缘木板之问动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左,大小为0.6N的恒力,g取10m/s2.则(    )

A木板和滑块一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动

B滑块开始做匀加速直线运动,然后做加速度减小的变加速运动,最后做匀速运动

C最终木板做加速度为2 m/s2的匀加速直线运动,滑块做速度为10m/s的匀速运动

D最终木板做加速度为3 m/s2的匀加速直线运动,滑块做速度为10m/s的匀速运动

正确答案

B,D

解析

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知识点

牛顿运动定律的综合应用带电粒子在匀强磁场中的运动
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

15.质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上,整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中,直导体棒中通有恒定电流,平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角,其截面图如图所示。则下列关于导体棒中的电流的分析正确的是()

A导体棒中电流垂直纸面向外,大小为

B导体棒中电流垂直纸面向外,大小为

C导体棒中电流垂直纸面向里,大小为

D导体棒中电流垂直纸面向里,大小为

正确答案

C

解析

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知识点

生活中的圆周运动带电粒子在匀强磁场中的运动
下一知识点 : 电子束的磁偏转原理及其应用
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