浙江省临海市杜桥中学高二物理下学期 有界磁场学业水平考试练习（无答案）.doc

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（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）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）