高中物理磁场经典计算题训练 人教版

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时间:2019-04-07

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1、.高中物理磁场经典计算题训练(一)1.弹性挡板围成边长为L=100cm的正方形abcd,固定在光滑的水平面上,匀强磁场竖直向下,磁感应强度为B=0.5T,如图所示.质量为m=2×10-4kg、带电量为q=4×10-3C的小球,从cd边中点的小孔P处以某一速度v垂直于cd边和磁场方向射入,以后小球与挡板的碰撞过程中没有能量损失.(1)为使小球在最短的时间内从P点垂直于dc射出来,小球入射的速度v1是多少?abcdBPv(2)若小球以v2=1m/s的速度入射,则需经过多少时间才能由P点出来?2.如图所示,在区域足够大空间中充满磁感应强度大小为B的匀强磁场,其方向垂

2、直于纸面向里.在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L的等边三角形框架DEF,DE中点S处有一粒子发射源,发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE边向下,如图(a)所示.发射粒子的电量为+q,质量为m,但速度v有各种不同的数值.若这些粒子与三角形框架碰撞时均无能量损失,并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边.试求:(1)带电粒子的速度v为多大时,能够打到E点?(2)为使S点发出的粒子最终又回到S点,且运动时间最短,v应为多大?最短时间为多少?aOESFDLv(b)LBvESFD(a)(3)若磁场是半径为a的圆柱形区域,如图(b)所示(图中圆为其横截面),圆柱

3、的轴线通过等边三角形的中心O,且a=L.要使S点发出的粒子最终又回到S点,带电粒子速度v的大小应取哪些数值?3.在直径为d的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于圆面指向纸外.一电荷量为q,质量为m的粒子,从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场,其速度大小为v0,方向与AC成α.若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上D点,AD与AC的夹角为β,如图所示.求该匀强磁场的磁感强度B的大小.ACDαβv0...AOCMN4.如图所示,真空中有一半径为R的圆形磁场区域,圆心为O,磁场的方向垂直纸面向内,磁感强度为B,距离O为2R处有一光屏MN,MN垂直于纸面放置,AO过半

4、径垂直于屏,延长线交于C.一个带负电粒子以初速度v0沿AC方向进入圆形磁场区域,最后打在屏上D点,DC相距2R,不计粒子的重力.若该粒子仍以初速v0从A点进入圆形磁场区域,但方向与AC成600角向右上方,粒子最后打在屏上E点,求粒子从A到E所用时间.5.如图所示,3条足够长的平行虚线a、b、c,ab间和bc间相距分别为2L和L,ab间和2LLv0B2Babcbc间都有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度分别为B和2B。质量为m,带电量为q的粒子沿垂直于界面a的方向射入磁场区域,不计重力,为使粒子能从界面c射出磁场,粒子的初速度大小应满足什么条件?6.如图所示宽

5、度为d的区域上方存在垂直纸面、方向向内、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,现有一质量为m,带电量为+q的粒子在纸面内以速度v从此区域下边缘上的A点射入,其方向与下边缘线成30°角,试求当v满足什么条件时,粒子能回到A。d300vA...7.在受控热核聚变反应的装置中温度极高,因而带电粒子没有通常意义上的容器可装,而是由磁场将带电粒子的运动束缚在某个区域内。现有一个环形区域,其截面内圆半径R1=m,外圆半径R2=1.0m,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场(如图所示)。已知磁感应强度B=1.0T,被束缚带正电粒子的荷质比为=4.0×107C/kg,不计带电粒子的重力和

6、它们之间的相互作用.⑴若中空区域中的带电粒子由O点沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v0。⑵若中空区域中的带电粒子以⑴中的最大速度v0沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从刚进入磁场某点开始到第一次回到该点所需要的时间。8.空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一带电量为+q、质量为m的粒子,在P点以某一初速开始运动,初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直。如图中Q点箭头所示。已知P、Q间的距离为l。若保持粒子在P点时的速度不变,而将匀强磁场换成匀强电场,电场方向与

7、纸面平行且与粒子在P点时的速度方向垂直,在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点。不计重力。求:⑴电场强度的大小。⑵两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之差。PQ...参考答案1、(1)根据题意,小球经bc、ab、ad的中点垂直反弹后能以最短的时间射出框架,如甲图所示.即小球的运动半径是R==0.5m①由牛顿运动定律qv1B=m②得v1=③代入数据得v1=5m/s④(2)由牛顿运动定律qv2B=m⑤得R2==0.1m⑥由题给边长知L=10R2⑦其轨迹如图乙所示.由图知小球在磁场中运动的周期数n=9⑧根据公式T==0.628s⑨小球从P点出来的时间为t=nT=5

8、.552s⑩abcdPvabcdPv甲

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