如图所示,边长为的L的正方形区域abcd中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M点以一定速度垂直于ad边射入磁场,仅在洛伦兹力的作用下,
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如图所示,边长为的L的正方形区域abcd中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M点以一定速度垂直于ad边射入磁场,仅在洛伦兹力的作用下,
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如图所示,边长为的L的正方形区域abcd中存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M点以一定速度垂直于ad边射入磁场,仅在洛伦兹力的作用下,正好从ab边中点N点射出磁场。忽略粒子受到的重力,下列说法中正确的是
A.该粒子带负电
B.洛伦兹力对粒子做正功
C.粒子在磁场中做圆周运动的半径为L/4
D.如果仅使该粒子射入磁场的速度增大,粒子做圆周运动的半径也将变大
答案
D
解析
试题分析:粒子进入磁场后向上偏转,说明M点受到洛伦兹力竖直向上,根据左手定则判断粒子带正电,选项A错。洛伦兹力始终与速度垂直,洛伦兹力不做功,选项B错。根据洛伦兹力与速度垂直,M点受洛伦兹力沿Ma方向,在磁场中做匀速圆周运动,从N点出磁场,MN即为所对应的一条弦,那么MN的垂直平分线与Ma的交点即a点就是圆周运动的圆心,根据几何关系可得半径
,选项C错。根据洛伦兹力提供向心力
,可得圆周运动半径
,粒子速度越大,圆周运动半径越大,选项D对。考点:
举一反三
(10分)如图所示是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中,使它受到电子束轰击,失去一个电子变成正一价的分子离子。分子离子从狭缝s
1
以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速不计),加速后,再通过狭缝S
2
、S
3
、方向垂直于磁场区的界面PQ,方向垂直于磁场区的界面PQ,射入磁感强度为B的匀强磁场。最后,分子离子打到感光片上,形成垂直于纸面而且平行于狭缝s
3
的细线。若测得细线到狭缝s
3
的距离为d,试导出分子离子的质量m的表达式。
题型:不详
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如图是荷质比相同的a、b两粒子从O点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹,则
A.a的质量比b的质量大
B.a带正电荷、b带负电荷
C.a在磁场中的运动速率比b的大
D.a在磁场中的运动时间比b的长
题型:不详
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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=2.0×10
-3
T,在X轴上距坐标原点L=0.50m的P处为离子的入射口,在Y轴上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v=3.5×10
4
m/s的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L=0.50m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。则上述粒子的比荷
(C/kg) 是
A.
B.4.9×
C.
D.
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如图所示,在圆形区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场, ab是圆的一条直径。一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向与ab成
时恰好从b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)( )
A.3t
B.
C.
D.2t
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(19分)如图(甲)所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN,PQ相距为L=1m,导轨平面与水平面夹角α=37°,导轨电阻不计.磁感应强度为B
1
=2T的匀强磁场垂直于导轨平面向上,长为L=1m的金属杆ab垂直于MN,PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属杆的质量为m
1
=2kg、电阻为R
1
=3Ω.两金属导轨的上端连接右侧电路,电路中通过导线接一对水平放置的平行金属板,两板间距离和板长均为d=1m,定值电阻为R
2
=1Ω.现闭合开关S并将金属杆由静止释放,取重力加速度g=10m/s
2
.
(1)求金属杆沿导轨下滑的最大速率v
m
;
(2)当金属杆稳定下滑时,在水平放置的平行金属板间加一垂直于纸面向里的匀强磁场B
2
=3T,在下板的右端C点且非常靠近下板的位置有一质量为m
2
=6×10-5kg、带电量为q=-1×10
-4
C的液滴以初速度v水平向左射入磁场,该液滴可视为质点,要使带电液滴能从金属板间射出,则初速度v满足什么条件?
(3)若带电液滴射入的速度恰好使液滴从D点飞出,液滴从C点射入时,再从该磁场区域加一个如图(乙)所示的变化磁场(正方向与B
2
方向相同,不考虑磁场变化所产生的电场),求该带电液滴从C点射入到运动到D点所经历的时间t.
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