题目内容

【题目】如图(a)所示,在半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场,其变化规律如图(b)所示。薄挡板MN两端点恰在圆周上,且MN所对的圆心角为120 °。在t=0时,一质量为m、电荷量为+q的带电粒子,以初速度v从A点沿直径AOB射入场区,运动到圆心O后,做一次半径为的完整的圆周运动,再沿直线运动到B点,在B点与挡板碰撞后原速率返回(碰撞时间不计,电荷量不变),运动轨迹如图(a)所示。粒子的重力不计,不考虑变化的磁场所产生的电场,下列说法正确的是

A. 磁场方向垂直纸面向外

B. 图(b)中

C. 图(b)中

D. 若t=0时,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v从A点沿AO入射,偏转、碰撞后,仍可返回A点

【答案】BC

【解析】根据轨迹可知,带正电的粒子从O点向上偏转做圆周运动,由左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里,选项A错误;粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:qvB0=m,解得磁感应强度:B0=,选项B正确;虚线区域不加磁场时粒子做匀速直线运动,粒子做匀速直线运动的时间:,虚线区域加速磁场后粒子做匀速圆周运动,粒子做匀速圆周运动的时间:,磁场变化的周期:T0=t1+t2=,选项C正确;若t=0时,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v从A点沿AO入射,到达O点后向下,与板碰撞后,到达B板,与B碰撞后向上偏转900然后从磁场中飞出,则不能返回A点,选项D错误;故选BC.

练习册系列答案
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【题目】某校航模兴趣小组设计了一个飞行器减速系统,有摩擦阻力、电磁阻尼、空气阻力系统组成,装置如图所示,匝数N=100匝、面积S=、电阻r=0.1Ω的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的磁场,其变化率k=1.0T/s。线圈通过电子开关S连接两根相互平行、间距L=0.5m的水平金属导轨,右端连接R=0.2Ω的电阻,其余轨道电阻不计。在导轨间的区域1中存在水平向右、长度为d=8m的匀强磁场,磁感应强度为B2,其大小可调;在区域2中存在长度足够长、大小为0.4T、方向垂直纸面向里的匀强磁场。飞行器可在轨道间运动,其下方固定有一根长为L=0.5m、电阻也为R=0.2Ω的导体棒AB,与导轨良好接触,飞行器(含导体棒)总质量m=0.5kg。在电子开关闭合的同时,飞行器以的初速度从图示位置开始运动,已知导体棒在区域1中运动时与轨道间的动摩擦因数=0.5,g=10 m/s2,其余各处摩擦均不计。

(1)飞行器开始运动时,求AB棒两端的电压U;

(2)为使导体棒AB能通过磁场区域1,求磁感应强度应满足的条件;

(3)若导体棒进入磁场区域2左边界PQ时,会触发电子开关使S断开,同时飞行器会打开减速伞,已知飞行器受到的空气阻力f与运动速度v成正比,且f=ηv(η=0.4kg/s)。当取何值时,导体棒在刚进入PQ区域时的加速度最大,求此加速度的最大值。

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