题目内容

11.如图所示,在xOy坐标系的第一象限内有磁感应强度大小为B,方向垂直xOy平面向里的匀强磁场.现有一质量为m、电量为q的带正电粒子,从在X轴上的某点P沿着与X轴成30°角的方向射入磁场.不计粒子重力,则下列说法中正确的是(  )
A.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为$\frac{2πm}{Bq}$
B.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为$\frac{πm}{2Bq}$
C.只要粒子的速率合适,粒子就可能通过坐标原点
D.无论粒子速率多大,粒子都不可能通过坐标原点

分析 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系利用转过的圆心角可得出运动时间.再由圆的性质可知粒子能否通过原点.

解答 解:A、由于P点的位置不定,所以粒子在磁场中的运动圆弧对应的圆心角也不同.能打回x轴的粒子转过最大的圆心角300度,则运动时间为$\frac{5}{6}$T,而最小的圆心角为P点从坐标原点出发,则圆心角为120°,所以运动时间为$\frac{1}{3}$T,而T=$\frac{2πm}{Bq}$,故AB均错误.
C、粒子由P点成30°角入射,则圆心在过P点与速度方向垂直的方向上,如图所示,

粒子在磁场中要想到达O点,转过的圆心角肯定大于180°,而因磁场为有界,故粒子不可能通过坐标原点,故C错误,D正确;
故选:D.

点评 带电粒子在有界磁场中的运动要注意边界对粒子的运动有什么影响,在解决此类问题时应做到心中有圆,利用几何关系找出圆心和半径.

练习册系列答案
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1.某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得.
①图(b)为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz.根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2m/s2.(结果保留二位有效数字)

②在“探究加速度a与质量m的关系”时,保持细砂和小桶质量不变,改变小车质量m,分别记录小车加速度a与其质量m的数据.在分析处理数据时,该组同学产生分歧:甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象.乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数$\frac{1}{m}$的图象.两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象(如图(c)所示).你认为同学乙(填“甲”、“乙”)的方案更合理.请继续帮助该同学作出坐标系中的图象.

③在“探究加速度a与合力F的关系”时,保持小车的质量不变,改变小桶中细砂的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(d),该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因.
答:实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

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