题目内容
20.如图所示,甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子,以不同的速率经小孔P垂直磁场边界MN,进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中,在磁场中做匀速圆周运动,并垂直磁场边界MN射出磁场,半圆轨迹如图中虚线所示.不计重力空气阻力,则下列说法中正确的是( )A. | 甲带正电荷,乙带负电荷 | |
B. | 洛伦兹力对甲乙不做正功 | |
C. | 甲的速率大于乙的速率 | |
D. | 甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间 |
分析 本题关键是明确粒子垂直射入匀强磁场后,在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律列式分析轨道半径和公转周期,根据左手定则判断洛伦兹力方向.
解答 解:A、在P点,速度向下,磁场向外,甲受向左的洛伦兹力,根据左手定则,甲带正电荷;
同理,在P点,乙受向右的洛伦兹力,速度向下,磁场向外,根据左手定则,乙带负电荷;故A正确;
B、根据左手定则,洛伦兹力与速度垂直,故洛伦兹力永不做功,故B错误;
C、粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,故R=$\frac{mv}{qB}$,由于q、m、B均相同,甲的轨道半径大,说明甲的速度也大,故C正确;
D、周期T=$\frac{2πR}{v}=\frac{2πm}{qB}$,由于t=$\frac{1}{2}T$,故t=$\frac{πm}{qB}$;由于q、m、B均相同,故时间相等,故D错误;
故选:AC.
点评 本题考查带电粒子在磁场中圆周运动的推论公式R=$\frac{mv}{qB}$和T=$\frac{πm}{qB}$的简单运用,同时要结合左手定则分析,基础题目.要注意负电荷受到的洛伦兹力的方向和正电荷受到的洛伦兹力的方向相反.
练习册系列答案
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A. | 弹簧对物块A做功为零 | |
B. | A、B与弹簧组成的系统机械能守恒 | |
C. | 物块A、B的质量满足2mgsinθ=kd | |
D. | 弹簧的弹性势能的减小量为mdgsinθ+$\frac{1}{2}$mv2 |
5.如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ相距为L,导轨平面与水平面的夹角θ=30°,导轨电阻不计,整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中.质量为m、长为L、电阻为R的金属棒垂直导轨放置,且始终与导轨接触良好.金属导轨的上端连接一个阻值也为R的定值电阻.现闭合开关K,给金属棒施加一个平行于导轨斜向上、大小为F=2mg的恒力,使金属棒由静止开始运动.若金属棒上滑距离s时,金属棒开始匀速运动,则在金属棒由静止到刚开始匀速运动过程,下列说法中正确的是(重力加速度为g)( )
A. | 金属棒的末速度为$\frac{3mgR}{{{B^2}{L^2}}}$ | |
B. | 金属棒的最大加速度为1.4g | |
C. | 通过金属棒的电荷量为$\frac{BLs}{R}$ | |
D. | 定值电阻上产生的焦耳热为$\frac{3}{4}$mgs-$\frac{{9{m^3}{g^2}{R^2}}}{{4{B^4}{L^4}}}$ |
12.如图,静止的${\;}_{92}^{238}$U核发生α衰变后生成反冲Th核,两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. | 衰变方程可表示为:${\;}_{92}^{238}$U→${\;}_{90}^{234}$Th+${\;}_{2}^{4}$He | |
B. | Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1:45 | |
C. | Th核和α粒子的动能之比为1:45 | |
D. | Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反 |