20xx教科版高中物理選修3-134磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用——洛倫茲力同步精練-文庫(kù)吧資料
2024-12-06 18:22本頁(yè)面
【正文】 底片上 ． 如果從底片上獲知 A、 B在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑之比是∶ 1， 求 A、 B的質(zhì)量比 ． 答案 ∶ 1 解析 A、 B 是兩種同位素的原子核 ， 電荷量相同、質(zhì)量不同 ． 運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為兩步：一是在電場(chǎng)中加速 ， 二是在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) ． 設(shè) A、 B的電荷量皆為 q， 質(zhì)量分別為 mA和 mB 則經(jīng)電壓為 U的電場(chǎng)加速時(shí)： qU＝ 12mv2 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)： R＝ mvqB 聯(lián)立解得： m＝ qB2R22U 即 mAmB＝ (RARB)2＝ ( )2≈ ∶ 1. 10. 圖 3－ 6－ 25 帶電粒子的質(zhì)量 m＝ 10－ 27 kg， 電荷量 q＝ 10－ 19 C， 以速度 v＝ 106 m/s沿垂直于磁場(chǎng)同時(shí)又垂直于磁場(chǎng)邊界的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ， 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B＝ T， 磁場(chǎng)的寬度 L＝ 10 cm， 如圖 3－ 6－ 25 所示 ． (1)帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度多大？ (2)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間？ (3)帶電粒子在離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)偏離入射方向的距離 d為多大？ (g取 10 m/s2) 答案 見(jiàn)解析 解析 粒子所受的洛倫茲力 F 洛 ＝ qvB≈ 10－ 14 N， 遠(yuǎn)大于粒子所受的重力 G＝ mg＝ 10－ 26 N， 故重力可忽略不計(jì) ． (1)由于洛倫茲力不做功 ， 所以帶電粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度仍為 106 m/s. (2)由 qvB＝ mv2r得軌道半徑 r＝mvqB＝ 10－ 27 106 10－ 19 m＝ m． 由題圖可知偏轉(zhuǎn)角θ滿足： sin θ ＝ Lr＝ m＝ ， 所以 θ＝ 30176。 ＋ d＝ R1， 將 R1＝ mv0qB代入上式得 v0＝ （ 2＋ 2） Bqdm ， B 項(xiàng)正確；若粒子帶負(fù)電 ， 其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖 (b)所示 (此時(shí)圓心為 O′點(diǎn) )， 容易看出 R2＋ R2cos 45176。 角 ， 若粒子穿過(guò) y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到 x軸的最大距離為 a， 則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是 ( ) A. 3v2aB， 正電荷 B. v2aB， 正電荷 C. 3v2aB， 負(fù)電荷 D. v2aB， 負(fù)電荷 答案 C 解析 粒子穿過(guò) y軸正半軸 ， 由左手定則可判斷粒子帶負(fù)電 ， 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示 ，由圖中幾何關(guān)系可得： r＋ rsin 30 176。 .由 t＝ α2π T， 可得： t1∶ t2＝ 3∶ 2， 故選 D. 3． (2021 角 ， 設(shè)粒子從 S到 a、 b所需時(shí)間分別為 t1和 t2， 則 t1∶ t2為 (重力不計(jì) )( ) A． 1∶ 3 B． 4∶ 3 C． 1∶ 1 D． 3∶ 2 答案 D 解析 如圖所示 ， 可求出從 a點(diǎn)射出的粒子對(duì)應(yīng)的圓心角為 90176。 ， 知 t＝ 16 T＝ π ， 沒(méi)有此選項(xiàng) ， 另想辦法找規(guī)律表示 t＝ AB︵v0 ， 從題圖分析有 R＝ 3r， 則： AB︵ ＝ R 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 —— 洛
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