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专练10 带电粒子在磁场中的运动VIP免费

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专练10带电粒子在磁场中的运动(限时:20分钟)1.(2014·新课标Ⅰ·16)如图1所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出).一带电粒子从紧帖铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O.已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变.不计重力.铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()图1A.2B.C.1D.答案D解析设带电粒子在P点时初速度为v1,从Q点穿过铝板后速度为v2,则Ek1=mv,Ek2=mv;由题意可知Ek1=2Ek2,即mv=mv,则=.由洛伦兹力提供向心力,即qvB=,得R=,由题意可知=,所以==,故选项D正确.2.(2014·安徽·18)“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞.已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子在磁场中的运动半径不变.由此可判断所需的磁感应强度B正比于()A.B.TC.D.T2答案A解析考查带电粒子在磁场中的圆周运动问题.由题意知,带电粒子的平均动能Ek=mv2∝T,故v∝.由qvB=整理得:B∝.故选项A正确.3.如图2所示,扇形区域AOC内有垂直纸面向里的匀强磁场,边界OA上有一粒子源S.某一时刻,从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间有部分粒子从边界OC射出磁场.已知∠AOC=60°,从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于(T为粒子在磁场中运动的周期),则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间不可能为()图2A.B.C.D.答案AB解析粒子在磁场中做匀速圆周运动,粒子在磁场中出射点和入射点的连线即为轨迹的弦.初速度大小相同,轨迹半径R相同.设OS=d,当出射点D与S点的连线垂直于OA时,DS弦最长,粒子运动的时间最长.可得轨迹半径为:R=d;当出射点E与S点的连线垂直于OC时,弦ES最短,粒子在磁场中运动的时间最短.则:SE=d,由几何知识,得θ=60°,最短时间:tmin=T,所以,粒子在磁场中运动的时间范围为T≤t≤,故不可能的是A、B.4.如图3所示,xOy坐标平面在竖直面内,x轴沿水平方向,y轴正方向竖直向上,在图示空间内有垂直于xOy平面的水平匀强磁场.一带电小球从O点由静止释放,运动轨迹如图中曲线.关于带电小球的运动,下列说法中正确的是()图3A.OAB轨迹为半圆B.小球运动至最低点A时速度最大,且沿水平方向C.小球在整个运动过程中机械能增加D.小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等答案B解析因小球受到重力和洛伦兹力作用,重力改变速度的大小,而洛伦兹力仅改变速度的方向,又洛伦兹力大小随速度的变化而变化,故电荷运动的轨迹不可能是圆,故A错误;因为系统只有重力做功,机械能守恒,最低点A处,重力势能最小,动能最大,速度最大,曲线运动的速度方向为该点的切线方向,最低点的切线方向在水平方向,故B正确,C错误;若最低点洛伦兹力与重力大小相等,根据平衡可知电荷将水平向右做匀速直线运动,不可能沿轨迹AB运动,与实际运动轨迹不相符,故D错误.5.如图4所示,L1和L2为两条平行的虚线,L1上方和L2下方都是范围足够大且磁感应强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L2上.带电粒子从A点以初速度v0与L2成30°角斜向右上方射出,经过偏转后正好过B点,经过B点时速度方向也斜向上,不计重力,下列说法正确的是()图4A.若将带电粒子在A点时的初速度变大(方向不变),它仍能经过B点B.带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点时的速度大小相同C.此带电粒子既可以是正电荷,也可以是负电荷D.若将带电粒子在A点时的初速度方向改为与L2成60°角斜向右上方,它将不能经过B点答案ABC解析带电粒子从L2上的A点以初速度v0与L2成30°角斜向右上方射出后,如果一个周期内刚好通过L2上的B点时,其运动轨迹如图所示.由图可知,粒子到达B点时的速度与在A点时的速度相同,选项B正确;根据运动规律及题目条件可知,A、B两点间的距离应等于LAB=n[(-r)+(+r)]==n2d(其中d表示L1与L2之间的距离,r表示粒子做圆周运动的半径),粒...

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