题目内容

【题目】来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子,若这些粒子都直接到达地面,将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场(如图所示)的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向,使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响,关于上述高能带电粒子在地磁场的作用下运动情况的判断,下列说法中正确的是

A. 若带电粒子带正电,且沿地球赤道平面射向地心,则由于地磁场的作用将向东偏转

B. 若带电粒子带正电,且沿地球赤道平面射向地心,则由于地磁场的作用将向北偏转

C. 若带电粒子带负电,且沿垂直地球赤道平面射向地心,则由于地磁场的作用将向南偏转

D. 若带电粒子沿垂直地球赤道平面射向地心,它可能在地磁场中做匀速圆周运动

【答案】A

【解析】试题分析:由于地磁场的方向由南到北,若带电粒子带正电,且沿地球赤道平面射向地心,即粒子的运动方向与地磁场的方向垂直,由左手定则可知,则由于地磁场的作用将向东偏转,选项A正确;选项B错误;若带电粒子带负电,且沿垂直地球赤道平面射向地心,则说明粒子的运动方向与磁场方向平行,故粒子不受磁场力的作用,所以它不会发生偏转,更不会做匀速圆周运动,故选项CD错误。

【思路点拨】该题审题很关键,题中沿垂直地球赤道平面射向地心是指与磁感线方向平行,这是最容易出现的不理解的问题,所以画好图很关键。

练习册系列答案
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【题目】某种粒子加速器的设计方案如图19所示,M、N为两块垂直于纸面旋转放置的圆形正对平行金属板,两金属板中心均有小孔(孔的直径大小可忽略不计),板间距离为h。两板间接一直流电源,每当粒子进入M板的小孔时,控制两板的电势差为U,粒子得到加速,当粒子离开N板时,两板的电势差立刻变为零。两金属板外部存在着上、下两个范围足够大且有理想平面边界的匀强磁场,上方磁场的下边界cd与金属板M在同一水平面上,下方磁场的上边界ef与金属板N在同一水平面上,两磁场平行边界间的距离也为h,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B。在两平行金属板右侧形成与金属板间距离一样为h的无电场、无磁场的狭缝区域。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板小孔处无初速度释放,粒子在MN板间被加速,粒子离开N板后进入下方磁场中运动。若空气阻力、粒子所受的重力以及粒子在运动过程中产生的电磁辐射均可忽略不计,不考虑相对论效应、两金属板间电场的边缘效应以及电场变化对于外部磁场和粒子运动的影响。

(1)为使带电粒子经过电场加速后不打到金属板上,请说明圆形金属板的半径R应满足什么条件;

(2)在ef边界上的P点放置一个目标靶,P点到N板小孔O的距离为s时,粒子恰好可以击中目标靶。对于击中目标靶的粒子,求:

其进入电场的次数n;

②其在电场中运动的总时间与在磁场中运动的总时间之比。

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