浙江省临海市杜桥中学2014_2015学年高二物理下学期有界磁场学业水平考试练习无答案.doc

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1、 有界磁场 班级 姓名 1如图所示，、为电场和磁场的理想边界，一束电子（电量为e，质量为m，重力不计）由静止状态从P点经过、间的电场加速后垂直到达边界的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B，磁场边界宽度为d，电子从磁场边界穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30。求：dBQPP（1）电子在磁场中运动的时间t；（2）若改变PQ间的电势差，使电子刚好不能从边界射出，则此时PQ间的电势差U是多少？ 2如图所示，y轴上A点距坐标原点的距离为L，坐标平面内有边界过A点和坐标原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直坐标平面向里。有一电子（质量为m、电荷量为e）从A点以初速度v0沿着x轴正方向射入磁场区域，并

2、从x轴上的B点射出磁场区域，此时速度方向与x轴正方向之间的夹角为60。求：（1）磁场的磁感应强度大小；（2）电子在磁场中运动的时间。3如图所示，有一对平行金属板，两板相距为0.05m电压为10V；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为B0=0.1T，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里图中右边有一半径R为0.1m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出已知速度的偏向角，不计离子重力求：ACDFOB0B（

3、1）离子速度v的大小；（2）离子的比荷q/m；（3）离子在圆形磁场区域中运动时间t4如图所示为质谱仪上的原理图，M为粒子加速器，电压为U15000V；N为速度选择器， 磁场与电场正交，磁感应强度为B10.2T，板间距离为d 0.06m；P为一个边长为l的正方形abcd的磁场区，磁感应强度为B20.1T，方向垂直纸面向外，其中dc的中点S开有小孔，外侧紧贴dc放置一块荧光屏。今有一比荷为的正离子从静止开始经加速后，恰好通过速度选择器，从a孔以平行于ab方向进入abcd磁场区，正离子刚好经过小孔S 打在荧光屏上。求：（1）粒子离开加速器时的速度v；（2）速度选择器的电压U2；（3）正方形abcd边

4、长l。5如图所示，一个质量为，电荷量的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U1100 V电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压U2100 V金属板长L20cm，两板间距。求：（1）微粒进入偏转电场时的速度大小；（2）微粒射出偏转电场时的偏转角；（3）若该匀强磁场的宽度为D10 cm，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？6在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正

5、方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，已知ON=d,如图所示.不计粒子重力，求：（1）粒子在磁场中运动的轨道半径R；（2）粒子在M点的初速度v0的大小;（3）粒子从M点运动到P点的总时间t. 7（18分）如图，POy区域内有沿y轴正方向的匀强电场，POx区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OP与x轴成角不计重力的负电荷，质量为m、电量为q，从y轴上某点以初速度v0垂直电场方向进入，经电场偏转后垂直OP进入磁场，又垂直x轴离开磁场求：（1）电荷进入磁场时的速度大小（2）电场力对电荷做的功（3）电场强度E与磁感应强度B的比值8扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨

6、迹发生扭摆。其简化模型如图所示，、两处为条形匀强磁场，磁场边界竖直，相距为L。其中区的磁场宽度L1=L，磁感应强度大小相等，方向相反且垂直纸面。一质量为m、电量为q、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U。粒子经电场加速后平行于纸面射入区，射入时速度与水平方向夹角=30，从区右边界射出时的速度与水平方向夹角也为30，求：（1）粒子射入区磁场前的速度v0的大小。（2）磁感应强度B的大小。（3）要求粒子不从区右侧射出，求区的磁场宽度L2的最小值。1【答案】（1）（2）【解析】试题分析：（1）由及得电子在磁场中运动周期电子在磁场中运动时间解得（2）电子刚好不从边界穿出时

7、轨迹与边界相切，运动半径为R=d由得，PQ间由 得2【答案】（1）（2）【解析】试题分析：（1）过B点作电子出射速度方向的垂线交y轴于C点则C点为电子在磁场中运动轨迹的圆心由几何知识ACB=60设电子在磁场中运动的轨迹半径为R则R-L= R=2L又 则 （2）由几何知识ACB=60则得 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动.3【答案】（1） （2） （3）【解析】试题分析：（1）离子在平行金属板之间做匀速直线运动，洛仑兹力与电场力相等，即 （2分） （2分）解得 （1分）（2）在圆形磁场区域，离子做匀速圆周运动，由洛仑兹力公式和牛顿第二定律有 （2分）由几何关系有 （2分）离子的比荷 （2分）（3

8、）弧CF对应圆心角为，离子在圆形磁场区域中运动时间， （2分）又周期 （1分） （2分）考点：本题考查带电粒子在电磁场中的运动4【答案】（1）（2）（3）0.16m【解析】试题分析：（1）粒子加速过程 1分粒子离开加速器时的速度 2分（2）在速度选择器运动过程中 1分 1分速度选择器的电压 1分 （3）粒子在磁场区域匀速圆周运动 1分 1分由几何关系得 1分正方形abcd边长 1分考点：动能定理 速度选择器 牛顿第二定律5【答案】（1）104m/s；（2）30；（3）0.346T；【解析】试题分析：（1）微粒在加速电场中由动能定理得： （2分） 104m/s（1分）（2）微粒在偏转电场中做类平

9、抛运动，有，飞出电场时，速度偏转角的正切为： （2分） 解得（1分）（3）进入磁场时微粒的速度是： （1分）轨迹如图，由几何关系有： （1分）洛伦兹力提供向心力有： （2分）解得：。（1分）所以，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少为0.346 T。考点：带电粒子在电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动6【答案】（1）；（2）（3）【解析】试题分析：（1）做出带电粒子的运动轨迹如图由三角形相关知识得（2）由得在N点速度v与x轴正方向成60角射出 电场，将速度分解如图cos=得射出速度v=2v0，（3）粒子在电场中运动的时间t1，有dv0t1所以粒子在磁场中做匀速圆周运动的

10、周期故设粒子在磁场中运动的时间t2，有所以,根据t=t1+t2所以考点：带电粒子在匀强电场及在匀强磁场中的运动.7【答案】（1） （2） （3）【解析】试题分析：解：（1）设带电粒子到达OP进入磁场前的瞬时速度为v，有： （2）由动能定理，电场力做的功为： （3）设带电粒子在磁场中运动的半径为R，由牛顿运动定律： 依题意： 有几何关系： 有： 又： 在y方向： 联立可得： （评分说明：每式2分8【答案】（1）（2）（3）【解析】试题分析：（1）设粒子射入磁场I区的速度为v，由牛顿第二定律，得 （3分）解得： （2分）（2）粒子的运动轨迹如图1所示，由牛顿第二定律得 （3分）由几何知识得 （2分）联立式，代入数据得 （2分）（3）如图2所示，粒子不从II区右边界射出，其运动轨迹与II区右边界相切，磁场的宽度至少应为（2分）由几何关系 （2分） 联立得 （2分）即II区磁场的宽度L2至少应为考点：考查了带电粒子在有界磁场中的运动11