高中物理磁场经典计算题训练(有答案)
高中物理《磁场》练习题(附答案解析)

高中物理《磁场》练习题(附答案解析)学校:___________姓名:___________班级:___________一、单选题1.假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力,以下概念的建立方法与合力相同的是()A.瞬时速度B.交流电的有效值C.电场强度D.磁通量2.如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,匀强电场方向竖直向下,有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。
不计重力,则()A.若电子以相同的速率从右向左飞入,电子也沿直线运动B.若电子以相同的速率从右向左飞入,电子将向下偏转C.若电子以相同的速率从左向右飞入,电子将向下偏转D.若电子以相同的速率从左向右飞入,电子也沿直线运动3.下列物理学史材料中,描述正确的是()A.卡文迪什通过扭秤实验测量出静电引力常量的数值B.为了增强奥斯特的电流磁效应实验效果,应该在静止的小磁针上方通以自西向东的电流C.法拉第提出了“电场”的概念,并制造出第一台电动机D.库仑通过与万有引力类比,在实验的基础上验证得出库仑定律4.电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速,使其达到打击目标所需的巨大动能,如图甲所示。
原理图可简化为如图乙所示,其中金属杆表示炮弹,磁场方向垂直轨道平面向上,则当弹体中通过如图乙所示的电流时,炮弹加速度的方向为()A.水平向左B.水平向右C.垂直纸面向外D.垂直纸面向里5.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中,此时悬线的拉力等于零,要使两悬线的总拉力大于2倍棒的重力,可采用的方法有()A.适当减弱磁场,磁场方向反向B.适当增强磁场,磁场方向不变C.适当减小电流。
电流方向不变D.适当增大电流。
电流方向反向6.下列装置中,利用到离心运动的物理原理的是()A.磁流体发电机B.回旋加速器C.洗衣机D.电视机7.如图所示,在真空中坐标xOy平面的x>0区域内,有磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场,方向与xOy 平面垂直,在x轴上的P(10cm,0)点,有一放射源,在xOy平面内向各个方向发射速率v=1.0×104m/s 的带正电的粒子,粒子的质量为m=1.6×10-25kg,电荷量为q=1.6×10-18C,带电粒子能打到y轴上的范围为()A .10cm 10cm y -≤≤B .10cm y -≤≤C .10cm y -≤≤D .y -≤≤8.如图所示,A 为电磁铁,C 为胶木秤盘,A 和C (包括支架)的总重量M ,B 为铁片,质量为m ,整个装置用轻绳悬于O 点,当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳上拉力( )A .F mg =B .()F m M g >+C .()F m M g =+D .()Mg F m M g <<+二、多选题9.下列关于洛伦兹力的说法中,正确的是( )A .洛伦兹力的方向总是垂直于运动电荷的速度方向和磁场方向共同确定的平面,所以洛伦兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小,即洛伦兹力永不做功B .只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同C .用左手定则判断电荷在磁场中运动所受的洛伦兹力时,要注意负电荷与正电荷所受力的方向相反D .洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直10.全球新冠肺炎疫情持续至今,医院需要用到血流量计检查患者身体情况。
高中物理 磁场计算专题(附答案详解)

专题:磁场计算题(附答案详解)1、如图所示,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直.已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1,并在磁场边界的N点射出;乙种离子在MN的中点射出;MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用.求:(1)磁场的磁感应强度大小;(2)甲、乙两种离子的比荷之比.2、如图所示,在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场.一个氕核11H和一个氘21H先后从y轴上y=h点以相同的动能射出,速度方向沿x轴正方向.已知11H进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为60°,并从坐标原点O处第一次射出磁场.11H的质量为m,电荷量为q.不计重力.求:(1)11H第一次进入磁场的位置到原点O的距离;(2)磁场的磁感应强大小;(3)21H第一次离开磁场的位置到原点O的距离.3、一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xOy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l′,电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M、N为条状区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行.一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出.不计重力.(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹;(2)求该粒子从M点入射时速度的大小;(3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为π6,求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间.4、如图所示,竖直放置的平行金属板板间电压为U,质量为m、电荷量为+q的带电粒子在靠近左板的P点,由静止开始经电场加速,从小孔Q射出,从a点进入磁场区域,abde是边长为2L的正方形区域,ab边与竖直方向夹角为45°,cf与ab平行且将正方形区域等分成两部分,abcf中有方向垂直纸面向外的匀强磁场B1,defc中有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2,粒子进入磁场B1后又从cf 上的M点垂直cf射入磁场B2中(图中M点未画出),不计粒子重力,求:(1)粒子从小孔Q射出时的速度;(2)磁感应强度B1的大小;(3)磁感应强度B2的取值在什么范围内,粒子能从边界cd间射出.5、如图所示,在真空中xOy平面的第一象限内,分布有沿x轴负方向的匀强电场,场强E=4×104 N/C,第二、三象限内分布有垂直于纸面向里且磁感应强度为B2的匀强磁场,第四象限内分布有垂直纸面向里且磁感应强度为B1=0.2 T的匀强磁场.在x轴上有一个垂直于y轴的平板OM,平板上开有一个小孔P,在y轴负方向上距O点为 3 cm的粒子源S可以向第四象限平面内各个方向发射α粒子,且OS>OP.设发射的α粒子速度大小v均为2×105 m/s,除了垂直于x轴通过P点的α粒子可以进入电场,其余打到平板上的α粒子均被吸收.已知α粒子的比荷为qm=5×107 C/kg,重力不计,试问:(1)P点距O点的距离;(2)α粒子经过P点第一次进入电场,运动后到达y轴的位置与O点的距离;(3)要使离开电场的α粒子能回到粒子源S处,磁感应强度B2应为多大?6、如图25所示,在xOy平面的0≤x≤23a范围内有沿y轴正方向的匀强电场,在x>23a范围内某矩形区域内有一个垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标原点O以速度v0沿x轴正方向射入电场,从M点离开电场,M点坐标为(23a,a).再经时间t=3mqB进入匀强磁场,又从M点正上方的N点沿x轴负方向再次进入匀强电场.不计粒子重力,已知sin 15°=6-24,cos 15°=6+24.求:(1)匀强电场的电场强度;(2)N点的纵坐标;(3)矩形匀强磁场的最小面积.7、如图甲所示,竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面的匀强磁场,电场和磁场的范围足够大,电场强度E=40 N/C,磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示,选定磁场垂直于纸面向里为正方向.t=0时刻,一质量m=8×10-4 kg、电荷量q=+2×10-4 C的微粒在O点具有竖直向下的速度v=0.12 m/s,O′是挡板MN上一点,直线OO′与挡板MN垂直,g取10m/s2.求:(1)微粒再次经过直线OO′时与O点的距离;(2)微粒在运动过程中离开直线OO′的最大高度.(3)水平移动挡板,使微粒能垂直射到挡板上,挡板与O点间的距离应满足的条件.8、如图所示,在竖直平面内,水平x轴的上方和下方分别存在方向垂直纸面向外和方向垂直纸面向里的匀强磁场,其中x轴上方的匀强磁场磁感应强度大小为B1,并且在第一象限和第二象限有方向相反、强弱相同的平行于x轴的匀强电场,电场强度大小为E1,已知一质量为m的带电小球从y轴上的A(0,L)位置斜向下与y轴负半轴成60°角射入第一象限,恰能做匀速直线运动。
高考物理带电粒子在磁场中的运动题20套(带答案)含解析

高考物理带电粒子在磁场中的运动题20套(带答案)含解析一、带电粒子在磁场中的运动专项训练1.如图所示,一质量为m 、电荷量为+q 的粒子从竖直虚线上的P 点以初速度v 0水平向左射出,在下列不同情形下,粒子经过一段时间后均恰好经过虚线右侧的A 点.巳知P 、A 两点连线长度为l ,连线与虚线的夹角为α=37°,不计粒子的重力,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).(1)若在虚线左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场,求磁感应强度的大小B 1;(2)若在虚线上某点固定一个负点电荷,粒子恰能绕该负点电荷做圆周运动,求该负点电荷的电荷量Q (已知静电力常量为是);(3)若虚线的左侧空间存在垂直纸面向外的匀强磁场,右侧空间存在竖直向上的匀强电场,粒子从P 点到A 点的过程中在磁场、电场中的运动时间恰好相等,求磁场的磁感应强度的大小B 2和匀强电场的电场强度大小E .【答案】(1)0152mv B ql = (2)2058mv l Q kq = (3)0253mv B ql π= 220(23)9mv E qlππ-=【解析】 【分析】 【详解】(1)粒子从P 到A 的轨迹如图所示:粒子在磁场中做匀速圆周运动,设半径为r 1 由几何关系得112cos 25r l l α== 由洛伦兹力提供向心力可得2011v qv B m r =解得:0 152mv Bql=(2)粒子从P到A的轨迹如图所示:粒子绕负点电荷Q做匀速圆周运动,设半径为r2由几何关系得252cos8lr lα==由库仑力提供向心力得2222vQqk mr r=解得:258mv lQkq=(3)粒子从P到A的轨迹如图所示:粒子在磁场中做匀速圆周运动,在电场中做类平抛运动粒子在电场中的运动时间00sin35l ltv vα==根据题意得,粒子在磁场中运动时间也为t,则2Tt=又22mTqBπ=解得0253mvBqlπ=设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r,则0v t rπ=解得:35l rπ=粒子在电场中沿虚线方向做匀变速直线运动,21cos22qEl r tmα-=⋅解得:220(23)9mvEqlππ-=2.如图所示,在xOy坐标系中,第Ⅰ、Ⅱ象限内无电场和磁场。
高中物理磁场经典习题(题型分类)含答案

磁场补充练习题题组一1.如图所示,在xOy 平面内,y ≥ 0的区域有垂直于xOy 平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,一质量为m 、带电量大小为q 的粒子从原点O 沿与x 轴正方向成60°角方向以v 0射入,粒子的重力不计,求带电粒子在磁场中运动的时间和带电粒子离开磁场时的位置。
2.如图所示,abcd 是一个正方形的盒子,在cd 边的中点有一小孔e ,盒子中存在着沿ad 方向的匀强电场,场强大小为E ,一粒子源不断地从a 处的小孔沿ab 方向向盒内发射相同的带电粒子,粒子的初速度为v 0,经电场作用后恰好从e 处的小孔射出,现撤去电场,在盒子中加一方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小为B (图中未画出),粒子仍恰好从e 孔射出。
(带电粒子的重力和粒子之间的相互作用均可忽略不计) (1)所加的磁场的方向如何?(2)电场强度E 与磁感应强度B 的比值为多大?题组二3.长为L 的水平极板间,有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,板间距离也为L ,极板不带电。
现有质量为m ,电荷量为q 的带正电粒子(重力不计),从左边极板间中点处垂直磁场以速度v 水平射入,如图所示。
为了使粒子不能飞出磁场,求粒子的速度应满足的条件。
4.如图所示的坐标平面内,在y 轴的左侧存在垂直纸面向外、磁感应强度大小B 1 = 0.20 T 的匀强磁场,在y 轴的右侧存在垂直纸面向里、宽度d = 0.125 m 的匀强磁场B 2。
某时刻一质量m = 2.0×10-8 kg 、电量q = +4.0×10-4 C 的带电微粒(重力可忽略不计),从x 轴上坐标为(-0.25 m ,0)的P 点以速度v = 2.0×103 m/s 沿y 轴正方向运动。
试求: (1)微粒在y 轴的左侧磁场中运动的轨道半径;(2)微粒第一次经过y 轴时速度方向与y 轴正方向的夹角; (3)要使微粒不能从右侧磁场边界飞出,B 2应满足的条件。
高中物理:磁场测试题(含答案)

高中物理:磁场测试题(含答案)
1. 磁场中硬币的行为
一枚硬币在磁场中被放置在水平面上。
磁场方向指向纸面内,硬币受力情况如何?
A. 硬币不受力,保持静止。
B. 硬币受力向下,向外滚动。
C. 硬币受力向上,向内滚动。
D. 硬币受力向下,向内滚动。
答案:C
2. 带电粒子在磁场中的运动
一个带正电的粒子以与磁场垂直的速度进入磁场,磁场方向指向纸面内。
粒子在磁场中将运动成什么轨迹?
A. 圆形轨迹。
B. 直线轨迹。
C. 椭圆轨迹。
D. 螺旋轨迹。
答案:A
3. 磁感应强度的定义
磁感应强度的定义是什么?
A. 单位长度内的磁感应线数目。
B. 磁力对单位电荷的大小。
C. 磁场中单位面积垂直于磁力方向的大小。
D. 空间单位体积内的磁感应线数目。
答案:C
4. 磁场中电流的力学效应
在两根平行导线通过电流时,它们之间产生一个磁场。
这个磁场对导线有哪种力学效应?
A. 两根导线之间会相互吸引。
B. 两根导线之间会相互排斥。
C. 导线上会产生电压。
D. 导线会受到一个恒定的力。
答案:D
5. 磁场中的电流计测量原理
磁场中的电流计测量原理基于什么原理?
A. 磁感应强度和导线长度成正比。
B. 磁场中电流的方向与电流计示数成反比。
C. 电流计受力与磁感应强度成正比。
D. 磁感应强度和电流的大小成正比。
答案:C。
高中物理《磁场》典型题(经典推荐含答案)

高中物理《磁场》典型题(经典推荐含答案)高中物理《磁场》典型题(经典推荐)一、单项选择题1.下列说法中正确的是:A。
在静电场中电场强度为零的位置,电势也一定为零。
B。
放在静电场中某点的检验电荷所带的电荷量 q 发生变化时,该检验电荷所受电场力 F 与其电荷量 q 的比值保持不变。
C。
在空间某位置放入一小段检验电流元,若这一小段检验电流元不受磁场力作用,则该位置的磁感应强度大小一定为零。
D。
磁场中某点磁感应强度的方向,由放在该点的一小段检验电流元所受磁场力方向决定。
2.物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系。
如关系式 U=IR,既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了 V(伏)与 A(安)和Ω(欧)的乘积等效。
现有物理量单位:m(米)、s(秒)、N(牛)、J (焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、Ω(欧)和 T(特),由他们组合成的单位都与电压单位 V(伏)等效的是:A。
J/C 和 N/CB。
C/F 和 T·m2/sC。
W/A 和 C·T·m/sD。
W·Ω 和 T·A·m3.如图所示,重力均为 G 的两条形磁铁分别用细线 A 和B 悬挂在水平的天花板上,静止时,A 线的张力为 F1,B 线的张力为 F2,则:A。
F1=2G,F2=GB。
F1=2G,F2>GC。
F1GD。
F1>2G,F2>G4.一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,先保持线框的面积不变,将磁感应强度在 1s 时间内均匀地增大到原来的两倍,接着保持增大后的磁感应强度不变,在 1s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半,先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为:A。
1/2B。
1C。
2D。
45.如图所示,矩形 MNPQ 区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场,有 5 个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场,在纸面内做匀速圆周运动,运动轨迹为相应的圆弧,这些粒子的质量,电荷量以及速度大小如下表所示,由以上信息可知,从图中 a、b、c 处进入的粒子对应表中的编号分别为:A。
高考物理带电粒子在磁场中的运动试题(有答案和解析)含解析

高考物理带电粒子在磁场中的运动试题(有答案和解析)含解析一、带电粒子在磁场中的运动专项训练1.如图所示,一质量为m 、电荷量为+q 的粒子从竖直虚线上的P 点以初速度v 0水平向左射出,在下列不同情形下,粒子经过一段时间后均恰好经过虚线右侧的A 点.巳知P 、A 两点连线长度为l ,连线与虚线的夹角为α=37°,不计粒子的重力,(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8).(1)若在虚线左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场,求磁感应强度的大小B 1;(2)若在虚线上某点固定一个负点电荷,粒子恰能绕该负点电荷做圆周运动,求该负点电荷的电荷量Q (已知静电力常量为是);(3)若虚线的左侧空间存在垂直纸面向外的匀强磁场,右侧空间存在竖直向上的匀强电场,粒子从P 点到A 点的过程中在磁场、电场中的运动时间恰好相等,求磁场的磁感应强度的大小B 2和匀强电场的电场强度大小E .【答案】(1)0152mv B ql = (2)2058mv l Q kq = (3)0253mv B ql π= 220(23)9mv E qlππ-=【解析】 【分析】 【详解】(1)粒子从P 到A 的轨迹如图所示:粒子在磁场中做匀速圆周运动,设半径为r 1 由几何关系得112cos 25r l l α== 由洛伦兹力提供向心力可得2011v qv B m r =解得:0 152mv Bql=(2)粒子从P到A的轨迹如图所示:粒子绕负点电荷Q做匀速圆周运动,设半径为r2由几何关系得252cos8lr lα==由库仑力提供向心力得2222vQqk mr r=解得:258mv lQkq=(3)粒子从P到A的轨迹如图所示:粒子在磁场中做匀速圆周运动,在电场中做类平抛运动粒子在电场中的运动时间00sin35l ltv vα==根据题意得,粒子在磁场中运动时间也为t,则2Tt=又22mTqBπ=解得0253mvBqlπ=设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r,则0v t rπ=解得:35l rπ=粒子在电场中沿虚线方向做匀变速直线运动,21cos22qEl r tmα-=⋅解得:220(23)9mvEqlππ-=2.如图所示,在xOy坐标系中,第Ⅰ、Ⅱ象限内无电场和磁场。
电场磁场计算题专项训练及答案

电场磁场计算题专项训练【注】该专项涉及运动:电场中加速、抛物线运动、磁场中圆周 1、(2009浙江)如图所示,相距为d 的平行金属板A 、B 竖直放置,在两板之间水平放置一绝缘平板。
有一质量m 、电荷量q (q >0)的小物块在与金属板A 相距l 处静止。
若某一时刻在金属板A 、B 间加一电压U AB =-qmgd23μ,小物块与金属板只发生了一次碰撞,碰撞后电荷量变为-q /2,并以与碰前大小相等的速度反方向弹回。
已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为μ,若不计小物块几何量对电场的影响和碰撞时间。
则(1)小物块与金属板A 碰撞前瞬间的速度大小是多少? (2)小物块碰撞后经过多长时间停止运动?停在何位置?2、(2006天津)在以坐标原点O 为圆心、半径为r 的圆形区域内,存在磁感应强度应大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示。
一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿-x 方向射入磁场,它恰好从磁场边界的交点C 处沿+y 方向飞出。
(1)判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q /m ;(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B /,该粒子仍以A 处相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度B /多大?此粒子在磁场中运动所用时间t 是多少?3、(2010全国卷Ⅰ)如下图,在a x 30≤≤区域内存在与xy 平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B 。
在t = 0时刻,一位于坐标原点的粒子源在xy 平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y 轴正方向夹角分布在0~180°范围内。
已知B沿y轴正方向发射的粒子在t =t0时刻刚好从磁场边界上P(a3,a)点离开磁场。
求:(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m;(2)t0时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围;(3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间.4、(2008天津)在平面直角坐标系xOy中,第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第四象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。
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精心整理高中物理磁场经典计算题训练(有答案)1.弹性挡板围成边长为L =100cm 的正方形abcd ,固定在光滑的水平面上,匀强磁场竖直向下,磁感应强度为B =0.5T ,如图所示.质量为m =2×10-4kg 、带电量为q =4×10-3C 的小球,从cd 边中点的小孔P 处以某一速度v 垂直于cd 边和磁场方向射入,以后小球与挡板的碰撞过程中没有能量损失. (1)为使小球在最短的时间内从P 点垂直于dc 射出来,小球入射的速度v 1是多少? (2)若小球以v 2=1 m/s 的速度入射,则需经过多少时间才能由P 点出来?2.量为m ,(1(2(33.量为q 上的A 大小为v4.度为B 粒子最后打在屏上E 点,求粒子从A 到E 所用时间.5.如图所示,3条足够长的平行虚线a 、b 、c ,ab 间和ab 间和bc q 的粒子沿垂直于界面a 的方向射入磁场区域,不计重力,粒子的初速度大小应满足什么条件?6.如图所示宽度为d 的匀强磁场,现有一质量为m ,带电量为+q 的粒子在纸面内以速度v 边缘线成30°角,试求当vb c7.在受控热核聚变反应的装置中温度极高,因而带电粒子没有通常意义上的容器可装,而是由磁场将带电粒子的运动束缚在某个区域内。
现有一个环形区域,其截面内圆半径R 1=33m ,外圆半径R 2=1.0m ,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场(如图所示)。
已知磁感应强度B =1.0T ,被束缚带正电粒子的荷质比为mq=4.0×107C/kg ,不计带电粒子的重力和它们之间的相互作用. ⑴若中空区域中的带电粒子由O 点沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v 0。
⑵若中空区域中的带电粒子以⑴中的最大速度v 0沿圆环半径方向射入磁场,求带电 粒子从刚进入磁场某点开始到第一次回到该点所需要的时间。
8.空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,一带电量为+q 、质量为m 的粒子,在PQ 子在P 点时的⑵1、(1 得v 1 (2 得R 小球从甲乙2.(1)从S 点发射的粒子将在洛仑兹力作用下做圆周运动,即Rmv qvB 2=①-------------------(2分)因粒子圆周运动的圆心在DE 上,每经过半个园周打到DE 上一次,所以粒子要打到E 点应满足:() 3,2,1,221=⋅=n R n L ②-------------------(2分)由①②得打到E 点的速度为nmqBLv 4=,() 3,2,1=n ------------(2分)说明:只考虑n=1的情况,结论正确的给4分。
(2)由题意知,S 点发射的粒子最终又回到S 点的条件是在磁场中粒子做圆周运动的周期qBmv R T ππ22==,与粒子速度无关,所以,粒子圆周运动的次数最少,即n=1时运动的时间最短,即当:2LqB mv R ==时时间最短---------------(2分) 粒子以三角形的三个顶点为圆心运动,每次碰撞所需时间:T t 651=------(2分)经过三次碰撞回到S 点,粒子运动的最短时间qBmT t t π52531===-------(2分)(3)设ES 当n 当n 当n 当n 3.它到A 解4.0233v v R +π5.mBqL 40=v (提示:做图如右,设刚好从c 射出磁场,则α+β=90°,而BqB mv R 1∝=,有R 1=2R 2,设R 2=R 2L=2R sin α,L=R (1-cos β),得α=30°,R 1=4L 。
)6. 粒子运动如图所示,由图示的几何关系可知d 3230tan /d 2r =︒=(1)粒子在磁场中的轨道半径为r ,则有rmv Bqv 2=(2)联立①②两式,得mdBq32v =,此时粒子可按图中轨道返到A 点。
7.(1)如图所示,当粒子以最大速度在磁场中运动时,设运动半径为r ,则:解得:31=r m又由牛顿第二定律得:rm B q 200v v =解得:s m /1033.170⨯=v(2)如图3,31πθθ===r R tg ,带电粒子必须三次经过磁场,才会回到该点8.⑴E =1.B 方向与(1)(2)(3)2场区域m ,电量为60°⑴上金3.第三次穿越x 轴时,恰好到达D 点。
C 、D 两点均未在图中标出。
已知A 、C 点到坐标原点的距离分别为d 、2d 。
不计电子的重力。
求 (1)电场强度E 的大小;(2)磁感应强度B 的大小; (3)电子从A 运动到D 经历的时间t . 4.如图所示,在半径为R 的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C 与平行金属板M 、N 相通。
两板间距离为d ,两板与电动势为E 的电源连接,一带电量为-q 、质量为m 的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C 点正下方紧靠N 板的A 点,经电场加速后从C 点进入磁场,并以最短的时间从C 点射出。
已知带电粒子与筒壁的 碰撞无电荷量的损失,且碰撞后以原速率返回。
求: ⑴筒内磁场的磁感应强度大小;⑵的时间。
5.强磁度为L 均为B q O (1(26.O 1MN7.PQ 之MN 、PQ .图中A 点与A 点离在荧光屏上.电压与场的宽与偏转电场的电场强度E 和带电粒子离开加速电场的速度达式v 0为已知量,则:(1)画出带电粒子轨迹示意图; (2)磁场的宽度L 为多少?(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于v 0方向的偏转距离分别是多少? 8.在如图所示的直角坐标中,x 轴的上方有与x 轴正方向成45°角的匀强电场,场强的大小为E =2×104V/m 。
x 轴的下方有垂直于xOy 面的匀强磁场,磁感应强度的大小为B =2× 10-2T 。
把一个比荷为q /m =2×108C/㎏的正电荷从坐标为(0,1.0)的A 点处由静止释放。
电荷所受的重力忽略不计,求:⑴电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间t ;+++++++ +B 2B1E Q a b c α ---- --- α N O 3⑵电荷在磁场中的轨迹半径; ⑶电荷第三次到达x 轴上的位置。
9.如图所示,与纸面垂直的竖直面MN 的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E =2.5×102N/C 的匀强电场(上、下及左侧无界).一个质量为m =0.5kg 、电量为q =2.0×10—2C 的可视为质点的带正电小球,在t =0时刻以大小为v 0的水平初速度向右通过电场中的一点P ,当t=t 1时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D 点,D 为电场中小球初速度方向上的一点,PD 间距为L ,D 到竖直面MN 的距离DQ 为L /π.设磁感应强度垂直纸面向里为正.(g =10m/s 2)(1)如果磁感应强度B 0为已知量,试推出满足条件时t 1的表达式(用题中所给物理量的符号表示) (2)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B 0及运动的最大周期T 的大小.(3)10.(1(2(3再次11.x = 求:(1)(2)沿y (3)12.m 方向与x 为磁场左右边界间距的2倍,粒子进入电场后,在电场力的作用下又由O 点返回磁场区域,经过一段时间后再次离开磁场。
已知粒子从A 点射入到第二次离开磁场所用时间恰好粒子在磁场中做圆周运动的周期。
忽略重力的影响。
求:(1)粒子经过A 点时的速度方向和A 点到x 轴的距离;(2)匀强电场的大小和方向;(3)粒子从第二次离开磁场到再次进入电场所用的时间。
13.如图所示,在oxyz 坐标系所在的空间中,可能存在匀强电场或磁场,也可能两者都存在或都不存在。
但如果两者都存在,已知磁场平行于xy 平面。
现有一质量为m带正电q 的点电荷沿z轴正方向射入此空间中,发现它做速度为v0的匀速直线运动。
若不计重力,试写出电场和磁场的分布有哪几种可能性。
要求对每一种可能性,都要说出其中能存在的关系。
14.夹角θ已知(1(2(315.PD为L,D v0B的够长,(1(216.的宽度.⑴⑵⑶参考答案1.解:(1)带电粒子在磁场中运动时,洛仑兹力提供向心力Rv m Bqv 20=(2分) 其转动半径为qBmv R 0=(2分): R l 3=(2分)要使圆形匀强磁场区域面积最小,其半径刚好为l 的一半,即:mv R l r 0331===(2分) (2)期的31(3)ob 距离:d 3=2.⑴21at d =偏转得qB m R =υ的最3.(1求出E =edmv 220(1分)(2)设电子进入磁场时速度为v ,v 与x 轴的夹角为θ,则1tan 01==v at θ θ=45°(1分) 求出 02v v = (1分)电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力vrv m evB 2=(1分)由图可知 d r 2= (2分) 求出edmv B 0= (1分)(3)由抛物线的对称关系,电子在电场中运动的时间为3t 1=06v d (2分)电子在磁场中运动的时间t 2=02324343v d eB m T ππ==(2分)电子从A 运动到D 的时间t=3t 1+t 2=02)4(3v d π+(2分)4.解:(1(2 t 1 t 25.(1):6.(1)2021mv =10B 将②式代入①式,得21212qB mE U =(1分)(2)粒子从O 3以速度v 0进入PQ 、MN 之间的区域,先做匀速直线运动,打到ab 板上,以大小为v 0的速度垂直于磁场方向运动.粒子将以半径R 在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动,转动一周后打到ab 板的下部.由于不计板的厚度,所以质子从第一次打到ab 板到第二次打到ab 板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间,即一个周期T .由Rmv qvB 202=和运动学公式02v RT π=,得22qB m T π=(2分)粒子在磁场中共碰到2块板,做圆周运动所需的时间为T t 21=(2分) 粒子进入磁场中,在v 0方向的总位移s =2L sin45°,时间为02v st =(2分) 则t =t 1+t 2=EL B qB m1224+π(2分)粒子做圆周运动的半径为q B B mEq B mv r 2120==,7.(1(d t v =由R =(38.⑴电荷从A 点匀加速运动运动到x 轴的C 点的过程: 位移s =AC =2m …………………(1分) 加速度mqEa ==121022⨯ m/s 2…………………(2分) 时间6102-==as t s …………………(2分) ⑵电荷到达C 点的速度为61022⨯==at v m/s …………………(2分)速度方向与x 轴正方向成45°角,在磁场中运动时由R mv qvB 2=…………………(2分)解得2210210221021268=⨯⨯⨯⨯==-qB mv R m …………………(2分) 即电荷在磁场中的轨迹半径为22m …………………(1分)⑶轨迹圆与x 轴相交的弦长为122==R x ∆m ,所以电荷从坐标原点O 再次进入电场中,且速度方向与电场方向垂直,电荷在电场中作类平抛运动,运动过程中与x 轴第三次相交时的坐标为x 3,设运动的时间为t ′,则:x 3(6s …9.(10.L =E (R =(3)画图正确给2分。