20xx滬科版高中物理選修3-155探究洛倫茲力(參考版)
2024-11-21 09:23本頁(yè)面
【正文】 廈門(mén)一中高二期末 ) 如圖 5 － 5 － 7 所示，兩個(gè)板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶正電的質(zhì)子以速度v0從 O 點(diǎn)垂直射入．已知兩板之間距離為 d .板長(zhǎng)為 d ， O 點(diǎn)是NP 板的正中點(diǎn)，為使粒子能從兩板之間射出，試求磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 應(yīng)滿(mǎn)足的條件 ( 已知質(zhì)子帶 電荷量為 q ，質(zhì)量為 m ) ． 圖 5 － 5 － 7 【審題指導(dǎo)】 ( 1 ) 粒子從兩極板之間射出，臨界點(diǎn)可能在 N 點(diǎn)，也可能在 M 點(diǎn)，故本題為多解問(wèn)題． ( 2) 若粒子從 N 點(diǎn)射出，在磁場(chǎng)中的軌跡為半圓，若粒子從 M 點(diǎn)射出，則可根據(jù)幾何關(guān)系求解軌道半徑． 【規(guī)范解答】 如圖所示，由于質(zhì)子在 O點(diǎn)的速度垂直于板 NP ，所以粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心 O ′ 一定位于 NP 所在的直線(xiàn)上．如果直徑小于 ON ，則軌跡將是圓心位于 ON 之間的一段半圓?。? ( 1) 如果質(zhì)子恰好從 N 點(diǎn)射出， R1＝d4， q v0B1＝m v20R1. 所以B1＝4 m v0dq. ( 2) 如果質(zhì)子恰好從 M 點(diǎn)射出 R22－ d2＝ ( R2－d2)2， q v0B2＝m v20R2， 得 B2＝4 m v05 dq. 所以 B 應(yīng)滿(mǎn)足4 m v05 dq≤ B ≤4 m v0dq. 【答案】 4 m v 05 dq ≤ B ≤ 4 m v 0dq 解 答此類(lèi)問(wèn)題一般步驟是： 1 ． 由題意明確粒子帶電正負(fù)，由左手定則確定受力方向和偏轉(zhuǎn)方向． 2 ．畫(huà)出軌跡示意圖，尋找臨界條件，判斷是否多解等． 3 ．根據(jù)幾何關(guān)系確定半徑． 4 ．根據(jù)洛倫茲力提供向心力列出方程，求出結(jié)果并判斷是否符合臨界條件，是否還有其他解． 1 ． 關(guān)于帶 電粒子所受洛倫茲力 F 、磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 和粒子速度 v 三者方向之間的關(guān)系 ， 下列說(shuō)法正確的是 ( ) A ． F 、 B 、 v 三者必定均保持垂直 B ． F 必定垂直于 B 、 v ， 但 B 不一定垂直于 v C ． B 必定垂直于 F 、 v ， 但 F 不一定垂直于 v D ． v 必定垂直于 F 、 B ， 但 F 不一定垂直于 B 【解析】 本題考查公式 F ＝ q v B 中各物理量的關(guān)系，由左手定則可知 F ⊥ B ， F ⊥ v ， B 與 v 可以不垂直，故 B 正確， A 、 C 、 D 錯(cuò)誤． 【答案】 B 圖 5 － 5 － 8 2 ．初速度為 v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn) 的方向射出，直導(dǎo)線(xiàn)中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖 5 － 5 －8 所示，則 ( ) A ．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B ．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變 C ．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D ．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變 【解析】 由右手定則判定直線(xiàn)電流右側(cè)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里，再根據(jù)左手定則判定電子所受洛倫茲力偏離電流，由于洛倫茲力不做功，電子動(dòng)能不變． 【答案】 A 3 ． ( 2020 ，則電子的質(zhì)量是多少？電子穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是多少？ 圖 5 － 5 － 6 【解析】 電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受洛倫茲力作用，故其軌道是圓弧的一部分 ，又因?yàn)槁鍌惼澚εc速度 v 垂直，故圓心應(yīng)在電子穿入和穿出時(shí)洛倫茲力延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)上，做出粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，從圖中可以看出， AB 弧所對(duì)的圓心角 θ ＝ 30176。 漳州一中高二檢測(cè) ) 如圖 5 － 5 － 5 所示，
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