2020-2021學(xué)年高中物理 第一章 安培力與洛倫茲力 單元檢測(cè)新人教版選擇性必修2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第一章 安培力與洛倫茲力 單元檢測(cè)新人教版選擇性必修22020-2021學(xué)年高中物理 第一章 安培力與洛倫茲力 單元檢測(cè)新人教版選擇性必修2年級(jí)：姓名：- 17 -單元素養(yǎng)檢測(cè)(一) (第一章) (90分鐘100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共10小題,每小題3分,共30分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.關(guān)于洛倫茲力,下列說法正確的是()a.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),一定受到洛倫茲力的作用b.若帶電粒子經(jīng)過磁場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)所受洛倫茲力為零,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零c.洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷一定不做功d.洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷做功不一定為零【解析】選c。帶

2、電粒子在磁場(chǎng)中平行于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí),一定不受到洛倫茲力作用,故a錯(cuò)誤;若帶電粒子經(jīng)過磁場(chǎng)中某點(diǎn)時(shí)所受的洛倫茲力為零,可能是粒子運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)的方向平行,該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零,故b錯(cuò)誤;洛倫茲力的方向與速度方向垂直,所以洛倫茲力不做功,只改變速度的方向,不改變速度的大小,故c正確,d錯(cuò)誤。2.如圖所示,直導(dǎo)線通入垂直紙面向里的電流,在下列勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,能靜止在光滑斜面上的是()【解析】選a。根據(jù)左手定則判斷安培力的方向,由平衡條件可知,能使導(dǎo)線在光滑斜面上靜止的只有a選項(xiàng)。3.在赤道上空從西向東水平發(fā)射的一束電子流,受地磁場(chǎng)作用,電子流的偏轉(zhuǎn)方向是()a.北方b.南方c.垂直地面向上d.垂

3、直地面向下【解析】選d。赤道處的磁場(chǎng)方向從南向北,電子的方向自西向東,則電流的方向?yàn)橛蓶|向西,根據(jù)左手定則,洛倫茲力的方向垂直地面向下,故d正確,a、b、c錯(cuò)誤。4.(2018北京高考)某空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)以一定初速度射入該空間后,做勻速直線運(yùn)動(dòng);若僅撤除電場(chǎng),則該粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列因素與完成上述兩類運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的是()a.磁場(chǎng)和電場(chǎng)的方向b.磁場(chǎng)和電場(chǎng)的強(qiáng)弱c.粒子的電性和電量d.粒子入射時(shí)的速度【解析】選c。由題可知,當(dāng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),即eq=qvb,則v=,若僅撤除電場(chǎng),粒子僅在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),說明要滿足題意,對(duì)磁場(chǎng)與電

4、場(chǎng)的方向以及強(qiáng)弱程度都要有要求,但是對(duì)電性和電量無(wú)要求,根據(jù)f=qvb可知,洛倫茲力的方向與速度方向有關(guān),故對(duì)入射時(shí)的速度也有要求,故選c。5.如圖所示,直角形導(dǎo)線abc通以恒定電流i,兩段導(dǎo)線的長(zhǎng)度分別為3l和4l,導(dǎo)線處于垂直于導(dǎo)線平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則導(dǎo)線受到安培力的合力為()a.3bil,方向bcb.4bil,方向bac.7bil,方向垂直于ac連線斜向上d.5bil,方向垂直于ac連線斜向上【解析】選d。導(dǎo)線受到安培力的合力相當(dāng)于直線ac受到的安培力,由左手定則可知,安培力的方向垂直于ac連線斜向上。導(dǎo)線在磁場(chǎng)內(nèi)有效長(zhǎng)度為:=5l,故該通電導(dǎo)線受到安培力大小為f=5bi

5、l,選項(xiàng)d正確。6.已知一質(zhì)量為m的帶電液滴,經(jīng)電壓u加速后,水平進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)e和勻強(qiáng)磁場(chǎng)b中,液滴在此空間的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,下列說法不正確的是()a.液滴在空間可能受4個(gè)力作用b.液滴一定帶負(fù)電c.液滴做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=d.液滴在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)總能量不變【解析】選a。液滴受到重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用,所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤;由于液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以電場(chǎng)力與重力為平衡力,電場(chǎng)力方向向上,可以判定液滴帶負(fù)電,b正確;根據(jù)qu=mv2,r=,qe=mg,解得r=,選項(xiàng)c正確;液滴在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程能量守恒,選項(xiàng)d正確。7.比荷為的電子以速度v0沿ab邊射入邊長(zhǎng)為a的等

6、邊三角形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中,如圖所示,為使電子從bc邊穿出磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度b的取值范圍為()a.bb.bd.b【解析】選b。電子進(jìn)入磁場(chǎng)后向上偏,剛好從c點(diǎn)沿切線方向穿出是臨界條件,要使電子從bc邊穿出,其運(yùn)動(dòng)半徑應(yīng)比臨界半徑大,由r=可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)比臨界值小,如圖,由幾何關(guān)系可得,半徑r=, 又ev0b=m,解得b=,b選項(xiàng)正確。8.如圖所示,空間某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)帶電粒子以某一初速度由a點(diǎn)進(jìn)入這個(gè)區(qū)域沿直線運(yùn)動(dòng),從c點(diǎn)離開此區(qū)域;如果這個(gè)區(qū)域只有電場(chǎng),則粒子從b點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū);如果這個(gè)區(qū)域只有磁場(chǎng),則粒子從d點(diǎn)離開場(chǎng)區(qū);設(shè)粒子在上述三種情況下,從a到b點(diǎn)、a到

7、c點(diǎn)和a到d點(diǎn)所用的時(shí)間分別是t1、t2和t3,比較t1、t2和t3的大小,則有(粒子重力忽略不計(jì))()a.t1=t2=t3b.t2t1t3c.t1=t2t2【解析】選c。在復(fù)合場(chǎng)中沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí),帶電粒子速度大小和方向都不變;只有電場(chǎng)時(shí),粒子沿初速度方向的分速度不變,故t1=t2。只有磁場(chǎng)時(shí),粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速度大小不變,方向時(shí)刻改變,運(yùn)動(dòng)軌跡變長(zhǎng),時(shí)間變長(zhǎng),故t1=t2t3,c正確。9.如圖所示,在x軸上方存在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng),x軸下方存在垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)從原點(diǎn)o與x軸成30角斜向上射入磁場(chǎng),且在上方運(yùn)動(dòng)半徑為r。

8、則()a.粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)ob.粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為21c.粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為d.粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí),沿x軸前進(jìn)3r【解析】選d。由r=可知,粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為12,所以b項(xiàng)錯(cuò)誤;粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=t1+t2=+=,所以c項(xiàng)錯(cuò)誤;粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí)沿x軸前進(jìn)l=r+2r=3r,則粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)不能回到原點(diǎn)o,所以a項(xiàng)錯(cuò)誤,d項(xiàng)正確。10.如圖1所示,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán)可在水平放置的足夠長(zhǎng)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(chǎng)中,不計(jì)空氣阻力,現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0,在以

9、后的運(yùn)動(dòng)過程中,圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖像可能是圖2中的()a.b.c.d.【解析】選d。由左手定則可判斷洛倫茲力方向向上,圓環(huán)受到豎直向下的重力、垂直細(xì)桿的彈力及向左的摩擦力,當(dāng)qvb=mg時(shí),小環(huán)做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)圖像為,故正確;當(dāng)qvbmg時(shí),fn=qvb-mg,此時(shí): fn=ma,所以小環(huán)做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),直到qvb=mg時(shí),小環(huán)開始做勻速運(yùn)動(dòng),故正確。二、多項(xiàng)選擇題:本題共5小題,每小題4分,共20分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分。11.一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)

10、入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線,且分界線與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行,如圖中的虛線所示。在如圖所示的幾種情況中,可能出現(xiàn)的是()【解析】選a、d。粒子在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn),所以粒子帶正電,再進(jìn)入磁場(chǎng)后,a圖中粒子應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn),正確;c圖中粒子應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn),錯(cuò)誤;同理可以判斷b錯(cuò)、d對(duì)。12.(2019海南高考)如圖,虛線mn的右側(cè)有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),兩電荷量相同的粒子p、q從磁場(chǎng)邊界的m點(diǎn)先后射入磁場(chǎng),在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。射入磁場(chǎng)時(shí),p的速度vp垂直于磁場(chǎng)邊界,q的速度vq與磁場(chǎng)邊界的夾角為45。已知兩粒子均從n點(diǎn)射出磁場(chǎng),且在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同,則()a.p和q的質(zhì)量之比為12b.p和

11、q的質(zhì)量之比為1c.p和q速度大小之比為1d.p和q速度大小之比為21【解析】選a、c。作出兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圖像如圖所示,可知其半徑rp、rq之比為1,因?yàn)閮闪Ｗ釉诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同,所以tptq=12,根據(jù)qvb=得r=,則t=,=,選項(xiàng)a正確,b錯(cuò)誤;=1,所以選項(xiàng)c正確,d錯(cuò)誤。13.如圖所示,實(shí)線表示在豎直平面內(nèi)的電場(chǎng)線,電場(chǎng)線與水平方向成角,水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交,有一帶電液滴沿虛線l斜向上做直線運(yùn)動(dòng),l與水平方向成角,且,則下列說法中正確的是()a.液滴一定做勻減速直線運(yùn)動(dòng)b.液滴一定做勻加速直線運(yùn)動(dòng)c.電場(chǎng)方向一定斜向上d.液滴一定帶正電【解析】選c、d。帶電液滴受豎

12、直向下的重力g、沿電場(chǎng)線方向的電場(chǎng)力f、垂直于速度方向的洛倫茲力f洛,這三個(gè)力的合力不可能一直沿帶電液滴的速度方向,因此這三個(gè)力的合力一定為零,帶電液滴做勻速直線運(yùn)動(dòng),不可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤;當(dāng)帶電液滴帶正電,且電場(chǎng)線方向斜向上時(shí),帶電液滴受豎直向下的重力、沿電場(chǎng)線向上的電場(chǎng)力、垂直于速度方向斜向左上方的洛倫茲力作用,這三個(gè)力的合力可能為零,帶電液滴沿虛線l做勻速直線運(yùn)動(dòng)。如果帶電液滴帶負(fù)電或電場(chǎng)線方向斜向下時(shí),帶電液滴所受合力不為零,不可能沿直線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)c、d正確。14.勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出回旋加速器,工作原理示意圖如圖所示。置于真空中的d形金屬盒半徑為r,兩盒間的狹縫

13、很小,帶電粒子穿過的時(shí)間可忽略。磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直,高頻交流電頻率為f,加速電壓為u。若a處粒子源產(chǎn)生粒子的質(zhì)量為m、電荷量為+q,在加速器中被加速,且加速過程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力的影響。則下列說法正確的是()a.粒子被加速后的最大速度不可能超過2rfb.粒子離開回旋加速器時(shí)的最大動(dòng)能與加速電壓u成正比c.粒子第2次和第1次經(jīng)過兩d形盒間狹縫后軌道半徑之比為1d.不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度b和交流電頻率f,該回旋加速器的最大動(dòng)能不變【解析】選a、c、d。回旋加速器所加的高頻交流電頻率等于粒子圓周運(yùn)動(dòng)的頻率,a項(xiàng)粒子離開回旋加速器時(shí)的速度最大,此時(shí)的半徑為r,則vm=2rf,故a正確;

14、根據(jù)qvb=m,ek=mv2可知,粒子的最大動(dòng)能 ek=,最大動(dòng)能與交變電壓u沒有關(guān)系。據(jù)此可知,不改變磁感應(yīng)強(qiáng)度b和交流電頻率f,該回旋加速器的最大動(dòng)能不變,故b項(xiàng)錯(cuò)誤,d項(xiàng)正確。粒子在加速電場(chǎng)中做勻加速運(yùn)動(dòng),在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)v=可知,粒子第二次和第一次經(jīng)過d形盒狹縫的速度比為=,根據(jù)r=,則半徑比為=,故c正確。15.如圖所示為一種質(zhì)譜儀示意圖,由加速電場(chǎng)、靜電分析器和磁分析器組成。若靜電分析器通道中心線的半徑為r,通道內(nèi)均勻輻射電場(chǎng)在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為e,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b、方向垂直紙面向外。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加

15、速電場(chǎng)加速后沿中心線通過靜電分析器,由p點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器,最終打到膠片上的q點(diǎn)。不計(jì)粒子重力。下列說法正確的是()a.極板m比極板n電勢(shì)高b.加速電場(chǎng)的電壓u=erc.直徑pq=2bd.若一群粒子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點(diǎn),則該群粒子有相同的比荷【解析】選a、b、d。粒子進(jìn)入靜電分析器后在電場(chǎng)力作用下偏轉(zhuǎn),由p點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器,故可知粒子帶正電,極板m比極板n電勢(shì)高才能使粒子加速,故a正確;對(duì)于加速過程,有qu=mv2,在靜電分析器中,由電場(chǎng)力充當(dāng)向心力,則有eq=m,由以上兩式可知u=er,故b正確;在磁分析器中粒子由p到q,直徑pq=2r=,故c錯(cuò)誤;若一群粒子從

16、靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點(diǎn),說明運(yùn)動(dòng)的直徑相同,由于磁場(chǎng)、電場(chǎng)與靜電分析器的半徑不變,則該群粒子具有相同的比荷,可知d正確。三、計(jì)算題:本題共4小題,共50分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位。16.(10分)如圖所示,將長(zhǎng)為50 cm、質(zhì)量為10 g的均勻金屬棒ab的兩端用兩只相同的彈簧懸掛成水平狀態(tài),位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)金屬棒中通以0.4 a的電流時(shí),彈簧恰好不伸長(zhǎng),求:(取g=9.8 m/s2)(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大?(2)當(dāng)金屬棒通以0.2 a由a到b的電流時(shí),彈簧伸長(zhǎng)1 cm,如果電流方向由b到a,而電流大小不變,彈簧伸長(zhǎng)又是多少

17、?【解析】(1)當(dāng)ab棒受到向上的安培力bil,且和向下的重力mg大小相等時(shí),彈簧不伸長(zhǎng),由bil=mg可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度:b= t=0.49 t。(2分)(2)當(dāng)0.2 a的電流由a流向b時(shí),ab棒受到兩根彈簧向上的拉力2kx1、向上的安培力bi1l和向下的重力mg作用,處于平衡狀態(tài)。根據(jù)平衡條件有:2kx1=mg-bi1l(2分)當(dāng)電流反向后,彈簧伸長(zhǎng)x2,ab棒受到兩個(gè)彈簧向上的拉力2kx2、向下的安培力bi2l和重力mg作用,處于平衡狀態(tài),有:2kx2=mg+bi2l(2分)聯(lián)立得:x2=x1(2分)代入數(shù)據(jù)解得:x2=3 cm。(2分)答案:(1)0.49 t(2)3 cm17.(10

18、分)如圖所示,在y0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于xoy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(chǎng),入射方向在xoy平面內(nèi),與x軸正向的夾角為。求:(1)該粒子射出磁場(chǎng)的位置;(2)該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。(粒子所受重力不計(jì))【解析】(1)設(shè)粒子從a點(diǎn)射出磁場(chǎng),o、a間的距離為l,射出時(shí)速度的大小仍為v0,射出方向與x軸的夾角仍為,由洛倫茲力公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得:qv0b=m(1分)式中r為圓軌道半徑,解得:r=(1分)圓軌道的圓心位于oa的中垂線上,由幾何關(guān)系可得:=rsin(2分)聯(lián)立兩式,解得l=(2分)所以粒子射出磁場(chǎng)的位置

19、坐標(biāo)為(-,0)(1分)(2)因?yàn)閠=(1分)所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=t=(2分)答案:(1)(-,0)(2)18.(14分)如圖所示,粒子源能放出初速度為0,比荷均為=1.6104 c/kg的帶負(fù)電粒子,進(jìn)入水平方向的加速電場(chǎng)中,加速后的粒子正好能沿圓心方向垂直進(jìn)入一個(gè)半徑為r=0.1 m的圓形磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度b=0.5 t,在圓形磁場(chǎng)區(qū)域右邊有一屏,屏的高度為h=0.6 m,屏距磁場(chǎng)右側(cè)距離為l=0.2 m,且屏中心與圓形磁場(chǎng)圓心位于同一水平線上。現(xiàn)要使進(jìn)入磁場(chǎng)中的帶電粒子能全部打在屏上,試求加速電壓的最小值?！窘馕觥苛Ｗ舆\(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示:根據(jù)洛倫茲力公式f=qvb可知,磁感應(yīng)強(qiáng)

20、度一定時(shí),粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度越大,在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)量越小。若粒子恰好不飛離屏,則加速電壓有最小值。設(shè)此時(shí)粒子剛好打在屏的最下端b點(diǎn),根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可知,粒子偏離方向的夾角正切值為tan=,(3分)解得:tan=,(1分)粒子偏離方向的夾角:=60=,(2分)由幾何關(guān)系可知,此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中對(duì)應(yīng)的回旋半徑為:r=rtan=0.1 m(2分)帶電粒子在電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能定理得:qu=mv2(2分)帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí),洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律可得:qvb=(2分)聯(lián)立解得:u=60 v(2分)故加速電壓的最小值為60 v。答案:60 v19.(16分)(2020山東新高考模

21、擬)如圖所示,在第一象限內(nèi),存在垂直于xoy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),第二象限內(nèi)存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),第三、四象限內(nèi)存在垂直于平面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子,從x軸上的m點(diǎn)以某一初速度垂直于x軸進(jìn)入第四象限,在xoy平面內(nèi),以原點(diǎn)o為圓心做半徑為r0的圓周運(yùn)動(dòng),隨后進(jìn)入電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)至y軸上的n點(diǎn),沿與y軸正方向成45角離開電場(chǎng),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,再次垂直于x軸進(jìn)入第四象限,不計(jì)粒子的重力,求:(1)帶電粒子從m點(diǎn)進(jìn)入第四象限時(shí)初速度的大小v0。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小e。(3)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小b1。【解析】(1)該粒子在第四象限內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲

22、力提供向心力由qv0b0=m(2分)可知v0=(2分)(2)粒子完成半周的勻速圓周運(yùn)動(dòng)后,從x軸的負(fù)半軸進(jìn)入電場(chǎng),在電場(chǎng)力的作用下做類平拋運(yùn)動(dòng),末速度與y軸的夾角為45度,如圖所示由f=qe=ma(2分)r0=at2(2分)tan45=(2分)解得:e=(2分)(3)粒子進(jìn)入第一象限后,在新的磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由第二問中的問題可知,v=v0(1分)r=2r0(1分)qvb1=m(1分)解得:b1=(1分)答案:(1)(2)(3)【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示為質(zhì)譜儀的原理圖,m為粒子加速器,電壓為u1=5 000 v;n為速度選擇器,磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b1=0.2 t,板間距離為d=0.06 m;p為一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形abcd的磁場(chǎng)區(qū),磁感應(yīng)強(qiáng)度為b2=0.1 t,方向垂直紙面向外,其中dc的中點(diǎn)s開有小孔,外側(cè)緊貼dc放置一塊熒光屏。今有一比荷為=108 c/kg的正離子從靜止開始經(jīng)加速后,恰好通過速度選擇器,從a孔以平行于ab方向進(jìn)入abcd磁場(chǎng)區(qū),正離子剛好經(jīng)過小孔s打在熒光屏上。求:(1)粒子離開加速器時(shí)的速度v;(2)速度選擇器的電壓u2;(3)正方形abcd邊