帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)習(xí)題含答案Word版

1、傳播優(yōu)秀Word版文檔 ，希望對(duì)您有幫助，可雙擊去除！帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng) 練習(xí)題 2016.11.231. 如圖所示，一個(gè)帶正電荷的物塊m由靜止開始從斜面上A點(diǎn)下滑，滑到水平面BC上的D點(diǎn)停下來已知物塊與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，且不計(jì)物塊經(jīng)過B處時(shí)的機(jī)械能損失先在ABC所在空間加豎直向下的勻強(qiáng)電場，第二次讓物塊m從A點(diǎn)由靜止開始下滑，結(jié)果物塊在水平面上的D點(diǎn)停下來后又撤去電場，在ABC所在空間加水平向里的勻強(qiáng)磁場，再次讓物塊m從A點(diǎn)由靜止開始下滑，結(jié)果物塊沿斜面滑下并在水平面上的D點(diǎn)停下來則以下說法中正確的是()AD點(diǎn)一定在D點(diǎn)左側(cè)BD點(diǎn)一定與D點(diǎn)重合CD點(diǎn)一定在D點(diǎn)右側(cè) DD點(diǎn)一

2、定與D點(diǎn)重合2. 一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中現(xiàn)給圓環(huán)向右初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是（）ABCD3. 如圖所示，在長方形abcd區(qū)域內(nèi)有正交的電磁場，ab=bc/2=L，一帶電粒子從ad的中點(diǎn)垂直于電場和磁場方向射入，恰沿直線從bc邊的中點(diǎn)P射出，若撤去磁場，則粒子從c點(diǎn)射出；若撤去電場，則粒子將（重力不計(jì)）（）A從b點(diǎn)射出B從b、P間某點(diǎn)射出C從a點(diǎn)射出D從a、b間某點(diǎn)射出4. 如圖所示，在真空中勻強(qiáng)電場的方向豎直向下，勻強(qiáng)磁場的方向垂直紙面向里，三個(gè)油滴a、b、c帶有等量同種電荷，

3、其中a靜止，b向右做勻速運(yùn)動(dòng)，c向左勻速運(yùn)動(dòng)，比較它們的重力Ga、Gb、Gc的大小關(guān)系，正確的是（）AGa最大BGb最大CGc最大DGb最小 5. 如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場，經(jīng)過t時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場，OC與OB成60角。現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)関/3，仍從A點(diǎn)射入磁場，不計(jì)重力，則粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?( )A.B. C.D. 6. 如圖所示，在xOy平面內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，第一、二、四象限內(nèi)的磁場方向垂直紙面向里，第三象限內(nèi)的磁場方向垂直紙面向外P (,0)、Q (0，)為坐標(biāo)軸上的兩個(gè)點(diǎn)現(xiàn)有一電

4、子從P點(diǎn)沿PQ方向射出，不計(jì)電子的重力，則. ( )A若電子從P點(diǎn)出發(fā)恰好經(jīng)原點(diǎn)O第一次射出磁場分界線，則電子運(yùn)動(dòng)的路程一定為B若電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)原點(diǎn)O到達(dá)Q點(diǎn)，則電子運(yùn)動(dòng)的路程一定為C若電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)原點(diǎn)O到達(dá)Q點(diǎn)，則電子運(yùn)動(dòng)的路程可能為2D若電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)原點(diǎn)O到達(dá)Q點(diǎn)，則n（n為任意正整數(shù)）都有可能是電子運(yùn)動(dòng)的路程7. 如圖，一束電子（電量為e）以速度v0垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬為d的勻強(qiáng)磁場中，穿出磁場的速度方向與電子原來的入射方向的夾角為30，求：（1）電子的質(zhì)量是多少？（2）穿過磁場的時(shí)間是多少？（3）若改變初速度，使電子剛好不能從A邊射出，則此時(shí)速度v是多少？8. 點(diǎn)S為電

5、子源，它只在下圖所示的紙面上360范圍內(nèi)發(fā)射速率相同、質(zhì)量為m、電荷量為e的電子，MN是一塊足夠大的豎直擋板，與S的水平距離OS=L。擋板左側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求：(1)要使S發(fā)射的電子能夠到達(dá)擋板，則發(fā)射電子的速度至少為多大？(2)若電子發(fā)射的速度為eBL/m，則擋板被擊中的范圍有多大？9. 空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。左側(cè)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E、方向水平向右，電場寬度為L；中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，穿過中間磁場區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)域后，又回到O

6、點(diǎn)，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程求：（1）中間磁場區(qū)域的寬度d；（2）帶電粒子從O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到第一次回到O點(diǎn)所用時(shí)間t。10. 在xoy平面內(nèi)y0的區(qū)域中存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，在y0的區(qū)域也存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場（圖中未畫出），一帶正電的粒子從y軸上的P點(diǎn)垂直于磁場入射，速度方向與y軸正向成45。粒子第一次進(jìn)入y0的區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡恰與y 軸相切。已知OP的距離為，粒子的重力不計(jì)。求：（1）y0和y0區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心.由幾何關(guān)系可得：粒子在y0區(qū)域內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的弦長粒子在y0區(qū)域內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑帶電粒子在磁場中做圓崗運(yùn)動(dòng)的半徑公式解得當(dāng)粒子通過y軸時(shí)速度方向沿y

7、軸正向時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖(b)所示設(shè)粒子第一次、第二次通過x軸上的點(diǎn)分別為T、S，粒子在y0區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，y0區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2由幾何關(guān)系可以求得解得（2）設(shè)粒子在兩種情況下，第2n次通過x軸時(shí)離O點(diǎn)的距離分別為S1、S2，當(dāng)粒子通過y軸時(shí)速度方向沿y軸負(fù)向時(shí)，由幾何關(guān)系可推算出：當(dāng)粒子通過y軸時(shí)速度方向沿y軸正向時(shí)，由幾何關(guān)系可推算出：11. 【解析】：（1）由題意知，所有離子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，它所受到的向上的磁場力和向下的電場力平衡，有qvB0=qE0式中，v0是離子運(yùn)動(dòng)的速度，E0是平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度，有 由式得 在正三角形磁場區(qū)域，離

8、子甲做勻速圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)離子甲質(zhì)量為m，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 式中，r是離子甲做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，離子甲在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡為半圓，圓心為O；這半圓剛好與EG邊相切于K點(diǎn)，與EF邊交于I點(diǎn)。在EOK中，OK垂直于EG由幾何關(guān)系得 由式得 聯(lián)立式得，離子甲的質(zhì)量為 （2）同理，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 式中，m和r分別為離子乙的質(zhì)量和做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。離子乙運(yùn)動(dòng)的圓周的圓心O必在E、H兩點(diǎn)之間由幾何關(guān)系有 由式得 聯(lián)立式得，離子乙的質(zhì)量為（3）對(duì)于最輕的離子，其質(zhì)量為m/2。由式知，它在磁場中做半徑為r/2的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因而與EH的交點(diǎn)為O，有當(dāng)這些離子中的離子質(zhì)量逐漸增大到m時(shí)，

9、離子到達(dá)磁場邊界上的點(diǎn)的位置從O點(diǎn)沿HE邊變到I點(diǎn)；當(dāng)離子質(zhì)量繼續(xù)增大時(shí)，離子到達(dá)磁場邊界上的點(diǎn)的位置從K點(diǎn)沿EG邊趨向于I點(diǎn)。K點(diǎn)到G點(diǎn)的距離為所以，磁場邊界上可能有離子到達(dá)的區(qū)域是：EF邊上從O到I，EG邊上從K到I12. 【解析】：(1)設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，則解得(2)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間而解得(3)設(shè)粒子從CD邊飛出磁場的最小半徑為r1，對(duì)應(yīng)最小速度為v1，則解得設(shè)粒子能從D點(diǎn)飛出磁場，對(duì)應(yīng)的半徑為r2，速度為v2，圓心角為，則解得, =60由幾何關(guān)系可知，粒子能從D點(diǎn)飛出磁場，且飛出時(shí)速度方向沿AD方向由于解得所以速度大小應(yīng)滿足的條件13. 【解析】：（1）粒子不經(jīng)過圓形區(qū)域就能達(dá)到B點(diǎn)，故粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度豎直向下，圓心必在x軸正半軸上，設(shè)粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，由幾何關(guān)系得：r1sin30=3ar1；又qv1B=m解得：v1=（2）粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期T=，故粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角為=60粒子到達(dá)B點(diǎn)的速