浙江省臨海市杜橋中學(xué)高二物理下學(xué)期 有界磁場學(xué)業(yè)水平考試練習(xí)（無答案）.doc

有界磁場 班級(jí) 姓名 1如圖所示，、為電場和磁場的理想邊界，一束電子（電量為e，質(zhì)量為m，重力不計(jì)）由靜止?fàn)顟B(tài)從p點(diǎn)經(jīng)過、間的電場加速后垂直到達(dá)邊界的q點(diǎn)。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，磁場邊界寬度為d，電子從磁場邊界穿出時(shí)的速度方向與電子原來的入射方向夾角為30。求：dbqpp（1）電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；（2）若改變pq間的電勢差，使電子剛好不能從邊界射出，則此時(shí)pq間的電勢差u是多少？ 2如圖所示，y軸上a點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為l，坐標(biāo)平面內(nèi)有邊界過a點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)o的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直坐標(biāo)平面向里。有一電子（質(zhì)量為m、電荷量為e）從a點(diǎn)以初速度v0沿著x軸正方向射入磁場區(qū)域，并從x軸上的b點(diǎn)射出磁場區(qū)域，此時(shí)速度方向與x軸正方向之間的夾角為60。求：（1）磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小；（2）電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。3如圖所示，有一對(duì)平行金屬板，兩板相距為0.05m電壓為10v；兩板之間有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0=0.1t，方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里圖中右邊有一半徑r為0.1m、圓心為o的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于紙面向里一正離子沿平行于金屬板面，從a點(diǎn)垂直于磁場的方向射入平行金屬板之間，沿直線射出平行金屬板之間的區(qū)域，并沿直徑cd方向射入圓形磁場區(qū)域，最后從圓形區(qū)域邊界上的f點(diǎn)射出已知速度的偏向角，不計(jì)離子重力求：acdfob0b（1）離子速度v的大?。唬?）離子的比荷q/m；（3）離子在圓形磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t4如圖所示為質(zhì)譜儀上的原理圖，m為粒子加速器，電壓為u15000v；n為速度選擇器， 磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b10.2t，板間距離為d 0.06m；p為一個(gè)邊長為l的正方形abcd的磁場區(qū)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b20.1t，方向垂直紙面向外，其中dc的中點(diǎn)s開有小孔，外側(cè)緊貼dc放置一塊熒光屏。今有一比荷為的正離子從靜止開始經(jīng)加速后，恰好通過速度選擇器，從a孔以平行于ab方向進(jìn)入abcd磁場區(qū)，正離子剛好經(jīng)過小孔s 打在熒光屏上。求：（1）粒子離開加速器時(shí)的速度v；（2）速度選擇器的電壓u2；（3）正方形abcd邊長l。5如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為，電荷量的帶電微粒（重力忽略不計(jì)），從靜止開始經(jīng)u1100 v電壓加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電場的電壓u2100 v金屬板長l20cm，兩板間距。求：（1）微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度大小；（2）微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角；（3）若該勻強(qiáng)磁場的寬度為d10 cm，為使微粒不會(huì)由磁場右邊射出，該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b至少多大？6在平面直角坐標(biāo)系xoy中，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，第象限存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的m點(diǎn)以一定的初速度垂直于y軸射入電場，經(jīng)x軸上的n點(diǎn)與x軸正方向成60角射入磁場，最后從y軸負(fù)半軸上的p點(diǎn)垂直于y軸射出磁場，已知on=d,如圖所示.不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r；（2）粒子在m點(diǎn)的初速度v0的大小;（3）粒子從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)的總時(shí)間t. 7（18分）如圖，poy區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，pox區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，op與x軸成角不計(jì)重力的負(fù)電荷，質(zhì)量為m、電量為q，從y軸上某點(diǎn)以初速度v0垂直電場方向進(jìn)入，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后垂直op進(jìn)入磁場，又垂直x軸離開磁場求：（1）電荷進(jìn)入磁場時(shí)的速度大?。?）電場力對(duì)電荷做的功（3）電場強(qiáng)度e與磁感應(yīng)強(qiáng)度b的比值8扭擺器是同步輻射裝置中的插入件，能使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生扭擺。其簡化模型如圖所示，、兩處為條形勻強(qiáng)磁場，磁場邊界豎直，相距為l。其中區(qū)的磁場寬度l1=l，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反且垂直紙面。一質(zhì)量為m、電量為q、重力不計(jì)的粒子，從靠近平行板電容器mn板處由靜止釋放，極板間電壓為u。粒子經(jīng)電場加速后平行于紙面射入?yún)^(qū)，射入時(shí)速度與水平方向夾角=30，從區(qū)右邊界射出時(shí)的速度與水平方向夾角也為30，求：（1）粒子射入?yún)^(qū)磁場前的速度v0的大小。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小。（3）要求粒子不從區(qū)右側(cè)射出，求區(qū)的磁場寬度l2的最小值。1【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）由及得電子在磁場中運(yùn)動(dòng)周期電子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間解得（2）電子剛好不從邊界穿出時(shí)軌跡與邊界相切，運(yùn)動(dòng)半徑為r=d由得，pq間由 得2【答案】（1）（2）【解析】試題分析：（1）過b點(diǎn)作電子出射速度方向的垂線交y軸于c點(diǎn)則c點(diǎn)為電子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心由幾何知識(shí)acb=60設(shè)電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為r則r-l= r=2l又 則 （2）由幾何知識(shí)acb=60則得 考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng).3【答案】（1） （2） （3）【解析】試題分析：（1）離子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力與電場力相等，即 （2分） （2分）解得 （1分）（2）在圓形磁場區(qū)域，離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛侖茲力公式和牛頓第二定律有 （2分）由幾何關(guān)系有 （2分）離子的比荷 （2分）（3）弧cf對(duì)應(yīng)圓心角為，離子在圓形磁場區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間， （2分）又周期 （1分） （2分）考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動(dòng)4【答案】（1）（2）（3）0.16m【解析】試題分析：（1）粒子加速過程 1分粒子離開加速器時(shí)的速度 2分（2）在速度選擇器運(yùn)動(dòng)過程中 1分 1分速度選擇器的電壓 1分 （3）粒子在磁場區(qū)域勻速圓周運(yùn)動(dòng) 1分 1分由幾何關(guān)系得 1分正方形abcd邊長 1分考點(diǎn)：動(dòng)能定理 速度選擇器 牛頓第二定律5【答案】（1）104m/s；（2）30；（3）0.346t；【解析】試題分析：（1）微粒在加速電場中由動(dòng)能定理得： （2分） 104m/s（1分）（2）微粒在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，有，飛出電場時(shí)，速度偏轉(zhuǎn)角的正切為： （2分） 解得（1分）（3）進(jìn)入磁場時(shí)微粒的速度是： （1分）軌跡如圖，由幾何關(guān)系有： （1分）洛倫茲力提供向心力有： （2分）解得：。（1分）所以，為使微粒不會(huì)由磁場右邊射出，該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b至少為0.346 t。考點(diǎn)：帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)6【答案】（1）；（2）（3）【解析】試題分析：（1）做出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖由三角形相關(guān)知識(shí)得（2）由得在n點(diǎn)速度v與x軸正方向成60角射出 電場，將速度分解如圖cos=得射出速度v=2v0，（3）粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1，有dv0t1所以粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期故設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2，有所以,根據(jù)t=t1+t2所以考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)電場及在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng).7【答案】（1） （2） （3）【解析】試題分析：解：（1）設(shè)帶電粒子到達(dá)op進(jìn)入磁場前的瞬時(shí)速度為v，有： （2）由動(dòng)能定理，電場力做的功為： （3）設(shè)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為r，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律： 依題意： 有幾何關(guān)系： 有： 又： 在y方向： 聯(lián)立可得： （評(píng)分說明：每式2分8【答案】（1）（2）（3）【解析】試題分析：（1）設(shè)粒子射入磁場i區(qū)的速度為v，由牛頓第二定律，得 （3分）解得： （2分）（2）