11、如图所示,边长为L的等边三角形ABC为两有界匀强磁场的理想边界,三角形内的磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,三角形外的磁场(足够大)方向垂直纸面向里,磁感应强度大小也为B。把粒子源放在顶点A处,它将沿∠A的角平分线发射质量为m、电荷量为q、初速度为v0的带电粒子(粒子重力不计)。若从A射出的粒子
①带负电,,第一次到达C点所用时间为t1
②带负电,,第一次到达C点所用时间为t2
③带正电,,第一次到达C点所用时间为t3
④带正电,,第一次到达C点所用时间为t4 则下列判断正确的是
A.t1= t3< t2= t4 B.t1< t2< t4 < t3 C.t1< t2< t3< t4 D.t1< t3< t2< t4 【答案】B 【解析】
试题分析:据题意。粒子从A点飞入,如果粒子带负电,以的速度从A点至C
点,轨迹为1,则圆心角为60°,轨迹半径为:,运动时间为:,而周期
为:;如果粒子以从A点出发,将沿轨迹2运动到C点,运动时间
为:。如果粒子带正电,从A点飞入,如果速度为:,则将沿轨迹3运动,从A点运动到B点再运动到C点运动轨迹刚好构成一个圆周,则运动时间为:
;如果粒子进入的速度为:,将沿轨迹4运动,则从A点运动到B点时间
为:,到达B点点速度方向刚好与BC垂直,则轨迹半径为:,而运
动直径为:,则从B点到C点刚好是个半圆,时间为:,所以从A点到C点的
时间为:,故B选项正确。
考点:本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动。
12、质量为m的通电细杆放在倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流通过杆,杆恰好静止于导轨上,在如图3所示的A、B、C、D四个图中,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的
是 ( )【答案】CD
【解析】图中对杆受力分析,均受竖直向下的重力,垂直斜面向上的支持力,A图中杆所受的安培力水平向右,三力的合力可能为零,则摩擦力可能为零,A错;B图中安培力竖直向上,可以和重力平衡,则摩擦力也可能为零,B错;C图中安培力方向竖直向下,则安培力和重力、支持力的合力沿斜面向下,故杆一定受到沿斜面向上的摩擦力,C正确;D图中安培力水平向左,,则安培力和重力、支持力的合力沿斜面向下,故杆一定受到沿斜面向上的摩擦力,D正确。
思路分析:欲判定杆是否受到摩擦力作用,关键看除了摩擦力之外的其他力重力、支持力和安培力的合力是否有可能为零,如果是,则摩擦力可能为零,反之,摩擦力一定存在。 试题点评:本题是考查安培力方向的判定,及综合利用力学知识解决问题的能力。 13、如图所示,一个质量为m、带电量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环向右初速度v0,在以后的运动过
程中,圆环克服摩擦力所做的功可能为( )
A.0
B.D.
C.
【答案】ABC
【解析】
试题分析:圆环受向上的洛伦兹力,如果开始重力和洛伦兹力等大反向,则圆环不受摩擦力,摩擦力做功为零;如果开始重力大于洛伦兹力,圆环最终速度为0,圆环克服摩擦力
所做的功等于损失的动能;若洛伦兹力大于重力,圆环先减速后匀速,最终
mg=qvB,,圆环克服摩擦力所做的功 故选ABC
考点:带电粒子在符合场中的运动
点评:难题。此题属于有约束的情况,只有当洛伦兹力的重力相等时才能匀速,否则受到摩擦力均会减速。
14、如图所示,水平放置的两个平行金属板MN、PQ间存在匀强电场和匀强磁场.MN板带正电,PQ板带负电,磁场方向垂直纸面向里.一带电微粒只在电场力和洛伦兹力作用下,从I点由静止开始沿曲线IJK运动,到达K点时速度为零,J是曲线上离MN板最远的点.以下几种说法中正确的是( )
A.在I点和K点的加速度大小相等,方向相同 B.在I点和K点的加速度大小相等,方向不同 C.在J点微粒受到的电场力小于洛伦兹力 D.在J点微粒受到的电场力等于洛伦兹力 【答案】AC
【解析】电荷所受的洛伦兹力Ff=qvB,当电荷的速度为零时,洛伦兹力为零,故电荷在I点和K点只受到电场力的作用,故在这两点的加速度大小相等.方向相同,A是正确的,B是错误的.由于J点是曲线上离MN板最远的点,说明电荷在J点具有与MN平行的速度,带电粒子在J点受到两个力的作用,即电场力和洛伦兹力;轨迹能够向上偏折,则说明洛伦兹力大于电场力,故C正确.综上所述,选项A、C是正确的.
15、
如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴OO’与SS’垂直。a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向射入磁场,它们的速度大小相等,b的速度方向与SS’垂直,a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为过附加磁场区域后能达到同一点S’,则下列说法中正确的有 A.三个质子从S运动到S’的时间相等
B.三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在OO’轴上 C.若撤去附加磁场,a到达SS’连线上的位置距S点最近 D.附加磁场方向与原磁场方向相同 CD
,且
。三个质子经
A.三个质子从S运动到S’的时间不相等,A错误;
B.三个质子在附加磁场意外区域运动时,只有b运动轨迹的圆心在OO’轴上,因为半径相等,而圆心在初速度方向的垂线上,所以B错误;
C.用作图法可知,若撤去附加电场,a到达SS’连线上的位置距S点最近,b最远;C正确;
D.因b要增大曲率,才能使到达SS’连线上的位置向S点靠近,所以附加磁场方向与原磁场方向相同,D正确;
16、
如题9图所示,在无限长的竖直边界NS和MT间充满匀强电场,同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于NSTM平面向外和向内的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B和2B,KL为上下磁场的水平分界线,在NS和MT边界上,距KL高h处分别有P、Q两点,NS和MT间距为1.8h。质量为m、带电量为+q的粒子从P点垂直于NS边界射入该区域,在两边界之间做圆周运动,重力加速度为g。
(1)求该电场强度的大小和方向。
(2)要使粒子不从NS边界飞出,求粒子入射速度的最小值。
(3)若粒子能经过Q点从MT边界飞出,求粒子入射速度的所有可能值。