2015-2016学年江苏淮安中学高二物理学案:5《带电粒子在磁场中的(2)

2019-01-27 20:30

1、如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上,有两个质量和电量均相同的正、负离子,从O点以相同的速度射入磁场中,射入方向均与边界成?角。若不计重力,关于正、负离子在磁场中的运动,下列说法正确的是( )

A、运动的轨道半径不相同

B、重新回到边界的速度大小和方向都相同 C、重新回到边界的位置与O点距离不相同

D、运动的时间相同

2、如图,在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场,磁感强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B。现有一质量为m电量为q的带电粒子,在x轴上到原点的距离为x0的P点,以平行于y轴的初速度射入此磁场,在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知( )

A、不能确定粒子通过y轴时的位置

B、不能确定粒子速度的大小

C、不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间 D、以上三个判断都不对

3、K介子衰变的方程为K???????0,其中K介子和??介子带负的基元电荷,?0---

是介子不带电。一个K介子沿垂直磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生的??介子的轨迹为圆弧PB,轨迹在P点相切,它们的半径RK?与R??之比为2:1。?0介子的轨迹未画出,由此可知??的动量大小与?0的动量大小之比为( )

A、1:1

B、1:2 C、1:3 D、1:6

4、如图所示,?粒子和质子从匀强磁场中同一点出发,沿着与磁感应强度垂直的方向以相同的速率开始反向运动。若磁场足够大,则它们再相遇时所走过的路程之比是(不计重力)( )

A、1:1

B、1:2 C、2:1 D、4:1

6

-

5、一个质量为m、带电量为q的粒子,以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子经过一段时间,受到的冲量大小为mv,不计重力,则这段时间可能为( )

A、2?m/(qB)

B、?m/(qB)

C、?m/(3qB)

D、7?m/(3qB)

6、如图,在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁

场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由小孔O射入磁场区域。不计重力,不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示

带电粒子可能经过的区域,其中R=mv/Bq。哪个图是正确的?

A B

C D

7、如图所示,匀强磁场中有一圆形的空腔管道, 虚线表示中心轴线,在管的一端沿轴线方向入射一束带 电粒子流,其中有质子、氘核和?粒子,如果它们以相

同动能入射,已知质子能够沿轴线通过管道,那么还能够通过管道的粒子是 ;如果它们经相同的电势差加速后入射,已知氘核能够沿轴线通过管道,那么还能够沿轴线通过的粒子是 。

8、如图所示一电子以速度v垂直射入磁感应 强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿透磁场时 速度方向与电子原来入射方向夹角30°,则电子 的质量是 。

9、如图所示,在x轴上方有匀强磁场B,一个质量为m,带电量为-q的粒子,以速度v从O点射入磁场,?角已知,粒子重力不计,求

(1)粒子在磁场中的运动时间。 (2)粒子离开磁场的位置

10、如图所示,小车A质量为mA=2kg,置于光滑水平面上,初速度为v=14m/s,带电荷量q=0.2C的可视为质点的物体B,质量mB=0.1kg,轻轻放在小车的右端,在它们的周围存在匀强磁场,方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.5T,物体B与小车之间有摩擦力,小车

7

足够长,求(g取10m/s):

(1)物体B的最大速度; (2)小车A的最小速度; (3)在此过程中产生的内能。

【学后反思】

________________________________________________________________________________________________________________________ 。

参考答案: [典型例题]

例1、解析:粒子初速v垂直于磁场,粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圈周运动,设其半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律,

2

v2有qBr?m

R因粒子经O点时的速度垂直于OP,故OP是直径,l=2R 由此得

q2v ?mBl例2、解析:做出OP的中垂线与OS的交点即为离子做匀速圆周运动的圆心,轨迹如图示:

方法一:弧OP对应的圆心角??2? ①

周期T=

2?m ② qB?

O′ ?T ③ 2?qBt解得:?? ④

2m运动时间:t=

方法二:弧OP对应的圆心角??2? ⑤

mv2半径为r,则qvB= ⑥

r

8

弧长:l=r·? ⑦

线速度:v=lt ⑧ 解得:??qBt2m ⑨

例3、解析:①质子的运动轨迹如图示,其圆心在x=

l02处 其半径rl1=02 ⑴ 又rmv1=

1eB ⑵ ?veBl01?2m ⑶ ②质子从x=l0处至达坐标原点O处的时间为

t=

TH2 ⑷ 又T2?mH=eB ⑸

?t??meB ⑹

?粒子的周期为T4?m??eB ⑺

?t?T?4 ⑻

两粒子的运动轨迹如图示 由几何关系得:r· · · ·

??22l0 ⑼ O1 l0

· · · m2O2 · · · v · · 又2evB??v??· · · ·

r ⑽

?解得:v??2eBl04m 与x轴正方向的夹角为

?4。 针对训练]

1、F=qvB F=12 qvB 0 F=qvB 2、A 3、B 4、A 5、1:2 1:2;1:2 6、5.69×10-5 5.95×10-12

7、2v0sin?Bl

能力训练]

9

[[

1、B 2、D 3、C 4、A 5、CD 6、A 7、?;? 8、2qBd/v 9、

2mvsin? 10、(1)10m/s (2)13.5m/s (3)8.75J qB 10


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