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161319. (2023•师大附中•高二上期末) 德优题库以A为原点建立如图所示的平面直角坐标系,AB=4L,BC=3L,在ABCD内(含边界)有垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B0。若在A点沿+x方向射入质量为m,电荷量为+q的粒子1,该粒子恰好能经过CD中点。
(1)求粒子1入射的速度v0
(2)若当粒子1距离BC最近时,与静止的质量为M的不带电粒子2发生弹性正碰,已知碰撞时两粒子发生电荷转移,且碰撞后电荷量与质量成正比,若发生碰撞后粒子1恰好不离开磁场(不考虑与粒子2再次碰撞的情况),试求碰撞后粒子1的速度大小v1;(忽略粒子本身的重力和粒子间的库仑力)
(3)在(2)条件下,求粒子2与粒子1的质量之比
M
m
共享时间:2023-02-18 难度:3
[考点]
牛顿第二定律与向心力结合解决问题,动量守恒与能量守恒共同解决实际问题,带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,
[答案]
见试题解答内容
[解析]
解:(1)粒子在四边形ABCD内做匀速圆周运动,运动轨迹如图所示

设粒子入射的速度为v0,运动半径为r,CD边的中点为M,根据几何关系可得(3L﹣r)2+(2L)2=r2
解得
由洛伦兹力提供向心力得
解得
(2)由题意可知,当粒子1速度与BC平行时,距离BC最近,所以两粒子在图中的N点发生碰撞,设碰后粒子1与粒子2的速度大小分别为v1、v2,碰后粒子1的电荷量为q1,运动半径为r1,碰撞后粒子1恰不离开磁场,则其轨迹与边CD相切,可知r1=3L﹣r
代入数据解得r1
已知碰撞电荷转移后电荷量与质量成正比,可得
由洛伦兹力提供向心力得
解得
(3)两粒子发生弹性正碰,满足动量守恒定律和机械能守恒定律,以碰前粒子1在N点的速度方向为正方向,则有mv0=mv1+Mv2

联立解得
解得
答:(1)粒子1入射的速度
(2)碰撞后粒子1的速度
(3)粒子2与粒子1的质量之比
[点评]
本题考查了"牛顿第二定律与向心力结合解决问题,动量守恒与能量守恒共同解决实际问题,带电粒子在匀强磁场中的圆周运动,",属于"难典题",熟悉题型是解题的关键。
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158989. (2023•西工大附中•高二上二月) 如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。
(1)画出粒子在磁场中的运动轨迹;
(2)第二与第一象限粒子运动的半径比;
(3)粒子在磁场中运动的时间。

共享时间:2023-12-27 难度:3 相似度:1.34
159869. (2021•长安区一中•高二上二月) 德优题库如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔OO′正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示.有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场.已知正离子质量为m,带电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响,不计离子所受重力.求:
(1)磁感应强度B0的大小;
(2)要使正离子从O′孔垂直于N板射出磁场,正离子射入磁场时的速度v0的可能值.
共享时间:2021-12-12 难度:3 相似度:1.34
161016. (2025•西安八十五中•高二上期末) 德优题库如图所示,直角坐标系xOy处于垂直坐标平面向里的磁场中,y<0区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,y>0区域匀强磁场的磁感应强度大小为2B。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从坐标原点O沿y轴正方向以速度v运动,不计粒子重力。求:
(1)粒子从O点出发第一次到达x轴所经过的时间;
(2)粒子第一次到达y轴的位置到O点的距离。
共享时间:2025-02-11 难度:3 相似度:1.34
160509. (2017•师大附中•二模) 德优题库如图,在0≤x≤d的空间,存在垂直xOy平面的匀强磁场,方向垂直xOy平面向里。y轴上P点有一小孔,可以向y轴右侧垂直于磁场方向不断发射速率均为v、与y轴所成夹角θ可在0~180°范围内变化的带负电的粒子。已知θ=45°时,粒子恰好从磁场右边界与P点等高的Q点射出磁场,不计重力及粒子间的相互作用。求:
(1)磁场的磁感应强度;
(2)若θ=30°,粒子射出磁场时与磁场边界的夹角(可用三角函数、根式表示);
(3)能够从磁场右边界射出的粒子在磁场中经过的区域的面积(可用根式表示)。
共享时间:2017-03-24 难度:3 相似度:1.34
162462. (2023•高新一中•高二上期中) 如图所示,在直角边长为L的等腰直角三角形ABC内有垂直于三角形平面向里的匀强磁场,∠B=90°。在顶点A有一粒子源,可以在垂直磁场的平面内,在AC和AB之间向各个方向均匀射入质量为m、电荷量为q、速度大小均为v0的带正电的粒子,结果有的粒子从AC边射出,不计粒子的重力,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子在磁场中运动的最长时间及BC边有粒子射出的区域长度。
共享时间:2023-11-11 难度:3 相似度:1.34
162002. (2021•长安区一中•高二上期末) 德优题库如图所示,两平行带电金属板M、N长度及间距均为2R,在两板间半径为R的圆形区域内有磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场,两板及左右侧边缘连线均与磁场边界恰好相切。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子沿两板间中心线O1O2,从左侧O1点以初速度v0射入,沿直线通过圆形磁场区域,从右侧O2点射出,不计粒子重力。求:
(1)M、N板的带电性质及两板间电压U;
(2)若两极板不带电,保持磁场不变,粒子仍沿中心线O1O2从左侧O1点射入,欲使粒子能从两板间射出,则射入的初速度应满足的条件。
共享时间:2021-02-12 难度:3 相似度:1.34
160981. (2025•高新一中•高一上期末) 德优题库如图甲所示,是双人花样滑冰运动中男运动员拉着女运动员的精彩场面,若女运动员伸直的身体与竖直方向的夹角为θ,质量为m,转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径为r,其运动可以简化成如图乙所示的圆锥摆运动模型。忽略女运动员受到的摩擦力,重力加速度为g。求:
(1)当女运动员恰好即将脱离冰面时,所受拉力大小及向心加速度大小;
(2)当女运动员对冰面的压力为其自身重力的一半时(可近似认为θ、r不变),男运动员的拉力大小和转动角速度大小。
共享时间:2025-02-27 难度:1 相似度:1.33
161707. (2023•西安八十九中•高一上期末) 如图所示在第一象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场,在该平面有一个质量为m带电量为+q的粒子从y轴上的A点以大小为的初速度、与y轴正向成角在纸面内斜向上射入第一象限。经过偏转后从P点(图中未画出)垂直于x轴射出第一象限。已知OA之间的距离为d,不计粒子重力。求:
(1)磁感应强度B;
(2)粒子在磁场中运动的时间t。
共享时间:2023-03-01 难度:1 相似度:1.33
161925. (2022•长安区一中•高二上期末) 德优题库如图所示,光滑绝缘的半圆形圆弧轨道ACD,固定在竖直面内,轨道处在垂直于轨道平面向里的匀强磁场中,半圆弧的直径AD水平,因弧的半径为R,匀强磁场的磁感应强度为B,在A端由静止释放一个带正电荷质量为m的金属小球甲,结果小球甲连续两次通过轨道最低点C时,对轨道的压力差为ΔF,小球运动过程始终不脱离轨道,重力加速度为g。求:
(1)小球甲经过轨道最低点C时的速度大小;
(2)小球甲所带的电量;
(3)若在圆弧轨道的最低点C放一个与小球甲完全相同的不带电的金属小球乙,让小球甲仍由轨道的A端由静止释放,则甲球与乙球发生弹性碰撞后的一瞬间,乙球对轨道的压力。(不计两球间静电力的作用)
共享时间:2022-02-27 难度:1 相似度:1.33
159145. (2023•高新一中•高二上一月) 德优题库如图所示,在坐标系xOy中,第一象限内充满着两个匀强磁场a和b,OP为分界线,在磁场a中,磁感应强度为2B,方向垂直于纸面向里,在磁场b中,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,P点坐标为(4l,3l)。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点沿y轴负方向射入磁场b,经过一段时间后,粒子恰能经过原点O,不计粒子重力。求:
(1)粒子从P点运动到O点的最短时间是多少?
(2)粒子运动的速度可能是多少?
共享时间:2023-10-14 难度:1 相似度:1.33
151824. (2015•西安中学•七模) 光滑水平轨道上有三个木块ABC,质量分别为mA3mmBmCm,开始时BC均静止,A以初速度v0向右运动,AB相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后AB间的距离保持不变.求BC碰撞前B的速度大小.

共享时间:2015-06-09 难度:1 相似度:1.33
151809. (2015•西安中学•八模) 如图所示,质量为0.3kg的小球A放在光滑的曲面上,离地面的高度0.2m,小球B静止在水平地面上,B离竖直墙的距离是PQ3.5mA静止释放,与B发生弹性碰撞,B与墙碰撞无机械能损失,也不计B与墙碰撞时间,在离墙2.5m处两球发生第二次碰撞,重力加速度g10m/s2,求:
小球B的质量;
两球第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔.

共享时间:2015-06-13 难度:1 相似度:1.33
158485. (2024•华清中学•高二上一月) 如图所示,直角坐标系中,y轴左侧有一半径为a的圆形匀强磁场区域,与y轴相切于A点,A点坐标为。第一象限内也存在着匀强磁场,两区域磁场的磁感应强度大小均为B,方向垂直纸面向外。圆形磁场区域下方有两长度均为2a的金属极板M、N,两极板与x轴平行放置且右端与y轴齐平。现仅考虑纸面平面内,在极板M的上表面均匀分布着相同的带电粒子,每个粒子的质量为m,电量为+q。两极板加电压后,在板间产生的匀强电场使这些粒子从静止开始加速,并顺利从网状极板N穿出,然后经过圆形磁场都从A点进入第一象限。其中部分粒子打在放置于x轴的感光板CD上,感光板的长度为2.8a,厚度不计,其左端C点坐标为。打到感光板上的粒子立即被吸收,从第一象限磁场射出的粒子不再重新回到磁场中。不计粒子的重力和相互作用,忽略粒子与感光板碰撞的时间。
(1)求两极板间的电压U;
(2)在感光板上某区域内的同一位置会先后两次接收到粒子,该区域称为“二度感光区”,求:
①“二度感光区”的长度L;
②打在“二度感光区”的粒子数n1与打在整个感光板上的粒子数n2的比值n1:n2
(3)改变感光板材料,让它仅对垂直打来的粒子有反弹作用(不考虑打在感光板边缘C、D两点的粒子),且每次反弹后速度方向相反,大小变为原来的一半,则该粒子在磁场中运动的总时间t和总路程s。
共享时间:2024-10-17 难度:4 相似度:1.17
159870. (2021•长安区一中•高二上二月) 德优题库在光滑绝缘水平桌面上建立直角坐标系xoy,y轴左侧有沿y轴正方向的匀强电场E,y轴右侧有垂直水平桌面向上的匀强磁场B,在(-12,0)处有一个带正电的小球A以速度v0=2.4m/s沿x轴正方向进入电场,运动一段时间后,从(0,8)处进入y轴右侧的磁场中,并且正好垂直于x轴进入第4象限,已知A球的质量为m=0.1kg,带电量为q=2.0C,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)如果在第4象限内静止放置一个不带电的小球C,使小球A运动到第4象限内与C球发生碰撞,碰后A、C粘在一起运动,则小球C放在何位置时,小球A在第4象限内运动的时间最长(小球可以看成是质点,不考虑碰撞过程中的电量损失)。
共享时间:2021-12-12 难度:4 相似度:1.17
163106. (2022•长安区一中•高二下期中) 为了探测带电粒子,研究人员设计了如图甲所示的装置。纸面内存在一个半径为R、圆心为O′的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,该磁场区域在垂直纸面的方向上足够长。以O′右边的O点为坐标原点建立一平面直角坐标系xOy,O和O′两点间距离为2R。y轴与OO′连线垂直,x轴(图甲中未画出)正方向垂直纸面向里,在xOy平面内存在一个足够大的探测屏。圆形磁场区域正下方存在一个长度为R且与y轴垂直的粒子源MN,该粒子源各处均能持续不断地发射质量为m、电荷量为+q的粒子,粒子发射时的速度大小均为v0,方向均沿y轴正方向,从粒子源MN中点发射的粒子速度方向恰好指向O′,已知粒子在圆形磁场中做圆周运动的半径为R,不计粒子重力和粒子间相互作用力。
(1)求圆形匀强磁场区域的磁感应强度大小B;
(2)求从粒子源右端点N发射的粒子从进入磁场到打到屏上所经历的时间t;
(3)若在圆形区域内再加上一个沿x轴正方向、场强为E=且足够长的匀强电场,此时从粒子源中点及左右端点M、N发射的粒子打在屏上P1、P2、P3三点上,如图乙所示;
①请指出从M点发射的粒子打在屏上哪一点;(不要求写推导过程)
②求打在屏上的所有粒子中与O点相距最远的粒子在屏上的坐标。
共享时间:2022-05-14 难度:4 相似度:1.17

dygzwlyn

2023-02-18

高中物理 | 高二上 | 计算题

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