2020高考物理 月刊專版 專題09 交變電流和電磁感應(yīng)洛倫茲力帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)專題測試

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1、交變電流和電磁感應(yīng)洛倫茲力帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng) 1．如圖所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場穿過光滑的絕緣水平面，平面上一個(gè)釘子O固定一根細(xì)線，細(xì)線的另一端系一帶電小球，小球在光滑水平面內(nèi)繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng).在某時(shí)刻細(xì)線斷開，小球仍然在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法一定錯(cuò)誤的是 A.速率變小，半徑變小，周期不變 B.速率不變，半徑不變，周期不變 C.速率不變，半徑變大，周期變大 D.速率不變，半徑變小，周期變小 2．如圖所示，x軸上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.有兩個(gè)質(zhì)量相同，電荷量也相同的帶正、負(fù)電的離子（不計(jì)重力），以相同速度從O點(diǎn)射入磁場中，射入方向與x軸均夾θ角.則正、負(fù)離子

2、在磁場中 A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 B.運(yùn)動(dòng)軌道半徑相同 C.重新回到x軸時(shí)速度大小和方向均相同 D.重新回到x軸時(shí)距O點(diǎn)的距離相同 3．電子自靜止開始經(jīng)M、N板間（兩板間的電壓為u）的電場加速后從A點(diǎn)垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中，電子離開磁場時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖所示.求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.（已知電子的質(zhì)量為m，電量為e） 4．已經(jīng)知道，反粒子與正粒子有相同的質(zhì)量，卻帶有等量的異號電荷.物理學(xué)家推測，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在.1998年6月，我國科學(xué)家研制的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機(jī)搭載升空，尋找宇宙中反物質(zhì)存在的證據(jù).

3、磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ、MN是兩個(gè)平行板，它們之間存在勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向與兩板平行.宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)，在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕跡.假設(shè)宇宙射線中存在氫核、反氫核、氦核、反氦核四種粒子，它們以相同速度v從小孔O垂直PQ板進(jìn)入磁譜儀的磁場區(qū)，并打在感光底片上的a、b、c、d四點(diǎn)，已知?dú)浜速|(zhì)量為m，電荷量為e，PQ與MN間的距離為L，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B. （1）指出a、b、c、d四點(diǎn)分別是由哪種粒子留下的痕跡?（不要求寫出判斷過程） （2）求出氫核在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑； （3）反氫核在MN上留下的痕跡

4、與氫核在MN上留下的痕跡之間的距離是多少? 5．如圖所示，在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一帶負(fù)電的粒子（質(zhì)量為m、電荷量為q）以速度v0從O點(diǎn)射入磁場，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ.求： （1）該粒子射出磁場的位置； （2）該粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.（粒子所受重力不計(jì)） 參考答案 1．A 2.BCD 3.解析：電子在M、N間加速后獲得的速度為v，由動(dòng)能定理得： mv2-0=eu 電子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為r，則： evB=m 電子在磁場中的軌跡如圖，由幾何得： = 由以上三式

5、得：B= 4.解:（1）a、b、c、d四點(diǎn)分別是反氫核、反氦核、氦核和氫核留下的痕跡. （2）對氫核，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得： （3）由圖中幾何關(guān)系知： 所以反氫核與氫核留下的痕跡之間的距離 5.解：（1）帶負(fù)電粒子射入磁場后，由于受到洛倫茲力的作用，粒子將沿圖示的軌跡運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)射出磁場，設(shè)O、A間的距離為L，射出時(shí)速度的大小仍為v，射出方向與x軸的夾角仍為θ，由洛倫茲力公式和牛頓定律可得： qv0B=m 式中R為圓軌道半徑，解得： R= ① 圓軌道的圓心位于OA的中垂線上，由幾何關(guān)系可得： =Rsinθ ②