题目内容

14.如图所示,在直线MN下方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B放置在直线MN上P点的离子源,可以向磁场区域纸面内的各个方向发射出质量为m、电荷量为q的负离子,速率都为v,对于那些在纸面内运动的离子,下列说法正确的是(  )
A.离子射出磁场的点Q(图中未画出)到P的最大距离为$\frac{mv}{qB}$
B.离子距离MN的最远距离为4$\frac{mv}{qB}$
C.离子在磁场中的运动时间与射入方向有关
D.对于沿同一方向射入磁场的离子,射入速率越大,运动时间越短

分析 根据牛顿第二定律求出粒子运动的半径,由几何知识求最远距离.

解答 解:粒子射入的速度方向不同则轨迹不同,但半径都相同,如图:

A、离子射出磁场的点Q到P的最大距离为2倍半径,如图中左图所示,故最大距离为2$\frac{mv}{qB}$,A错误;
B、如图,下图,离子距离MN的最远距离为2倍半径,即2$\frac{mv}{qB}$,B错误;
C、离子的周期T=$\frac{2πm}{qB}$,可见周期都相同,则离子在磁场中的运动时间取决于转过的圆心角,而转过的圆心角与射入方向有关,故C正确;
D、离子的周期T=$\frac{2πm}{qB}$,可见周期都相同,对于沿同一方向射入磁场的离子,运动时间都相同,D错误;
故选:C.

点评 本题考查分析和处理粒子在磁场中运动的轨迹问题,难点在于分析弦的最大值,注意临界位置.

练习册系列答案
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19.某同学设计了一个测定滑块与木板间动摩擦因数的实验.装置如图1所示,其中M为滑块,m和m'是质量可调的片码,细绳和滑轮的质量都可以忽略不计.实验过程中,该同学在片码总质量m+m'=m0保持不变的条件下,改变m和m'的大小,测出不同m下系统的加速度,然后通过实验数据的分析就可以求出滑块和木板间的动摩擦因数.

①在实验器材方面,该同学选择了打点计时器、每片质量为150g的片码总共10片、滑块、木板、滑轮各一个、细线若干.除此以外根据本实验所要测量的物理量,你认为除了该同学已选择的仪器以外,在下列备选仪器中还需要:BD (填写字母代号即可).
A:秒表    B:毫米刻度尺   C:学生用直流电源         D:学生用交流电源
②以下是为了测量滑块的加速度,由实验得来的一条纸带.从比较清晰的O点开始,该同学每数5个点做为一个计数点,它们分别为:A、B、C、D、E、F等,测量出各相邻计数点之间的距离,如图2所示.根据这条纸带,求出这次实验时滑块的加速度为:0.81m/s2(结果保留到小数点后两位).
③在实验的数据处理过程中,该同学以片码m的质量为横轴,以系统的加速度a为纵轴,绘制了如图3所示的实验图线.
理论和实验均已证明,在滑动的条件下,a和m是一次函数关系,即可以写成:a=km+c(式中的k和c为常数)的形式.那么,本实验中的常数具体表达式为(动摩擦因数为μ):k=$\frac{(1+μ)g}{{M+{m_0}}}$,c=-μg;结合本实验图线得出的滑块与木板间的动摩擦因数μ=0.3.

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