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如图所示,圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、  b,以不同的速率沿着A0方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是
A.a粒子速率较大
B.b粒子速率较大
C.b粒子在磁场中运动时间较长
D.a、b粒子在磁场中运动时间一样长
B

试题分析:带电粒子沿半径方向垂直进入圆形匀强磁场区域,离开磁场的速度也必然沿圆形磁场的半径方向,据此作出ab粒子离开磁场时的速度如图。那么圆形磁场区域和粒子圆周运动的轨迹就有一条公共弦,弦的垂直平分线过两个圆的圆心。而这条垂直平分线也是入射速度和末速度夹角的角平分线,那么这条角平分线与进磁场时垂线的交点即圆心,据此判断如下图,a粒子半径小,根据洛伦兹力提供向心力,得,所以a粒子速率较小,选项A错B对。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期可知两个粒子圆周运动周期相同,但是据图可知,a粒子速度偏转角大,即圆心角大,所以 a粒子运动时间长,选项CD错。
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,水平面xx´上竖直放着两根两平行金属板M、N,板间距离为L=1m,两板间接一阻值为2Ω的电阻,在N板上开一小孔Q,在M、N及Q上方有向里匀强磁场B0=1T;在Nx´范围内有一450分界线连接Q和水平面,NQ与分界线间有向外的磁感应强度B=0.5T的匀强磁场;N、水平面及分界线间有竖直向上的电场;现有一质量为0.2㎏的金属棒搭在M、N之间并与MN良好接触,金属棒在MN之间的有效电阻为1Ω,M、N电阻不计,现用额定功率为P0=9瓦的机械以恒定加速度a=1m/s2匀加速启动拉着金属棒向上运动,在金属棒达最大速度后,在与Q等高并靠近M板的P点释放一个质量为m电量为+q的离子,离子的荷质比为20000C/㎏,求:

(1)金属棒匀加速运动的时间。(结果保留到小数点后一位)
(2)离子刚出Q点时的速度。
(3)离子出Q点后,在竖直向上的电场作用下,刚好能打到分界线与水平面的交点K,过K后再也不回到磁场B中,求Q到水平面的距离及离子在磁场B中的运动时间。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(8分)在真空室内取坐标系xOy,在x轴上方存在两个方向都垂直于纸面向外的磁场区Ⅰ和II(如图),平行于x轴的虚线MM’和NN’是它们的边界线,两个区域在y方向上的宽度都为d、在x方向上都足够长.Ⅰ区和II区内分别充满磁感应强度为B和的匀强磁场.一带正电的粒子质量为m、电荷量为q,从坐标原点O以大小为v的速度沿y轴正方向射入Ⅰ区的磁场中.不计粒子的重力作用.

(1)如果粒子只是在Ⅰ区内运动而没有到达II区,那么粒子的速度v满足什么条件?粒子运动了多长时间到达x轴?
(2)如果粒子运动过程经过II区而且最后还是从x轴离开磁场,那么粒子的速度v又满足什么条件?并求这种情况下粒子到达x轴的坐标范围?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,匀强磁场的磁感应强度为B,圆筒形场区的边界由弹性材料构成。一个质量为m.电荷量为q的正离子(不计重力)以某一速度从筒壁上的小孔M进入筒中,速度方向与半径成θ=30°夹角,并垂直于磁场方向。离子和筒壁的碰撞无能量和电荷量的损失.若选择合适的进入速度,离子可以从M孔射出。问:

(1)离子的速度多大时,离子可以在最短的时间内返回M孔最短的时间是多少?
(2)如果离子与筒壁发生两次碰撞后从M孔射出,离子的速率是多大?从进入圆筒到返回M孔经历的时间是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成60°角。现将带电粒子的速度变为v,仍从A点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为
A.ΔtB.2Δt
C.ΔtD.Δt

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,左侧为两间距d=10 cm的平行金属板,加上电压;中间用虚线框表示的正三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1,三角形底点A与下金属板平齐,AB边的中点P恰好在上金属板的右端点;三角形区域AC右侧也存在垂直纸面向里,范围足够大的匀强磁场B2.现从左端沿中心轴线方向以v0射入一个重力不计的带电微粒,微粒质量m=1.0×10-10 kg,带电荷量q=1.0×10-4 C;带电粒子恰好从P点垂直AB边以速度v=2×105 m/s进入磁场,则

(1)求带电微粒的初速度v0
(2)若带电微粒第一次垂直穿过AC,则求磁感应强度B1及第一次在B1中飞行时间;
(3)带电微粒再次经AC边回到磁场B1后,求的取值在什么范围可以使带电微粒只能从BC边穿出?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,宽x=2cm的有界匀强磁场的纵向范围足够大,磁感应强度的方向垂直纸面向内,大小为0.01T。现有一群比荷q/m=4×107C/kg的正粒子,从O点以相同的速率2×104m/s沿纸面不同方向进入磁场,粒子重量忽略不计()。求:

(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)所有打在y轴上的粒子在磁场中运动的最长时间;
(3)打在分界线x=2cm上粒子的分布范围.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B,在X轴上距坐标原点L的P处为离子的入射口,在Y上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L的M处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m,电量为q,不计其重力。

(1)求上述粒子的比荷
(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小和方向;
(3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(11分)如图10所示,长为L、间距为d的平行金属板间,有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两板不带电,现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计),从左侧两极板的中心处以不同速率v水平射入,欲使粒子不打在板上,求粒子速率v应满足什么条件?、

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