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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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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
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
182588. (2020•西安中学•高二上期末) 德优题库一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v,沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,不计重力.求:
(1)粒子做圆周运动的半径R
(2)匀强磁场的磁感应强度B.
共享时间:2020-02-09 难度:3 相似度:1.34
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
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
183061. (2018•长安区一中•高二上期末) 如图所示,在x轴上方有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场。x轴下方有磁感应强度大小为,方向也为垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为﹣q的带电粒子(不计重力),从x轴上O点以速度v0垂直x轴向上射出。求:
(1)射出之后经多长时间粒子再次进入x轴上方的匀强磁场?
(2)若x轴下方的匀强磁场的磁感应强度大小变为,求粒子射出后经过多长时间回到O点。
共享时间:2018-02-25 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
181944. (2022•雁塔二中•高二下期中) 德优题库如图所示,光滑平台上有两个刚性小球A和B,质量分别为2m和3m,小球A以速度v0向右运动并与静止的小球B发生碰撞(碰撞过程不损失机械能),小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中,小车与沙子的总质量为m,速度为2v0,小车行驶的路面近似看作是光滑的,求:
(Ⅰ)碰撞后小球A和小球B的速度;
(Ⅱ)小球B掉入小车后的速度.
共享时间:2022-05-28 难度:1 相似度:1.33
182017. (2022•高新五中•高一下期中) 德优题库如图所示,质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为60m,如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N,则:
(1)汽车允许的最大速率是多少?
(2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?
共享时间:2022-05-28 难度:1 相似度:1.33
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
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
183178. (2017•西安中学•高二上期末) 如图所示,在半径为R=的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B,圆形区域右侧有一竖直感光板,从圆弧顶点P以速率v0的带正电粒子平行于纸面进入磁场,已知粒子的质量为m,电量为q,粒子重力不计.
(1)若粒子对准圆心射入,求它在磁场中运动的时间;
(2)若粒子对准圆心射入,且速率为v0,求它打到感光板上时速度的垂直分量;
(3)若粒子以速度v0从P点以任意角入射,试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上.
共享时间:2017-02-21 难度:1 相似度:1.33

dygzwlyn

2023-02-18

高中物理 | 高二上 | 计算题

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