K2磁场对运动电荷的作用.DOC

K2 磁场对运动电荷的作用 【题文】（物理卷·2015届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（2014.09））8. 如图，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场．在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是（　　） A．当小球运动到d点时，不受洛伦兹力 ．小球能越过d点并继续沿环向上运动 ．小球从b点运动到c点的过程中，经过弧bc中点时速度最大 ．小球从d点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能减小 【知识点】带电粒子在混合场中的运动；重力势能；电势能；洛仑兹力． 【答案解析】 解析、当小球运动到d点时，速度为零，故不受洛伦兹力，故正确；、电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”．关于圆心对称的位置（即bc弧的中点）就是“最低点”，速度最大；由于a、d两点关于新的最高点对称，若从a点静止释放，最高运动到d点；故错误；、由于等效重力指向左下方45°，故弧bc中点是等效最低点，故小球从b点运动到c点的过程中，经过弧bc中点时速度最大，故正确；、由于d、b等高，故小球从d点运动到b点的过程中，重力势能不变，故错误；故选：． 【思路点拨】电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故类等效成新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”．关于圆心对称的位置（即bc弧的中点）就是“最低点”，速度最大．再根据竖直平面内的圆周运动的相关知识解题即可．该题要求同学们能够根据受力分析找出做圆周运动在等效重力场中新的最高点和最低点，再根据竖直平面内的圆周运动的知识解题，难度较大． 正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”，经过加速器加速后，质量均为m的正、负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率v，他们沿着管道向相反的方向运动．在管道控制它们转变的是一系列圆形电磁铁，即图甲中的A1、A2、A3…An共有n个，均匀分布在整个圆环上，每组电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场，并且方向竖直向下，磁场区域的直径为d（如图乙），改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度从而改变电子偏转的角度．经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图甲中虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一直径的两端，如图乙所示．若电子的重力可不计，则下列相关说法正确的是（　　） A．负电子在管道内沿时针方向运动 ．碰撞点为过入射点所在直径的另一端 ．电子经过每个电磁铁，偏转的角度是θ= D．电子在电磁铁内做圆周运动的半径为R= 【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动． 【答案解析】 解析A、电子在运动的过程中受力的方向指向圆心，根据左手定则可知，电子在管道内沿顺时针方向运动．故A；、由题意，首先实现电子在环形管道中沿图甲中虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一直径的两端，所以碰撞点为过入射点所在直径的另一端．故正确；、电子经过n个磁场的偏转后转过的角度是2π，经过每个电磁铁，偏转的角度是θ=．故错误；D、由B的分析知电子经过每个电磁铁，偏转的角度是θ=．所以：得：R＝．故D正确．故选：D 【思路点拨】（1）根据左手定则即可判断出电子运动的方向；（2）电子经过n个磁场的偏转后转过的角度是2π，根据几何关系即可确定电子在电磁铁内做圆周运动的半径为R．（3）碰撞点为过入射点所对直径的另一端．本题题目描述很繁杂，看上去难度很大，但是越是这样的往往越简单，因为它描述的多已知量相应就多，过程相应就比较详尽，这有助于我们解题，所以遇见这样看似很难的题目不要慌张，仔细读完，梳理出题目的各个过程，各个量的关系，然后建立起物理模型，然后选择相应的物理规律，定律，定理，一般都能解决 如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，x轴沿水平方向．x＞0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B1；第三象限同时存在着垂直于坐标平面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小为B2，电场强度大小为E．x＞0的区域固定一与x轴成θ=30°角的绝缘细杆．一个带电小球a穿在细杆上匀速下滑过N点进入第三象限，在第三象限内做匀速圆周运动且垂直经过x轴上的Q点．已知Q点到坐标原点O的距离为，重力加速度为g，B1= 、B2= 空气阻力忽略不计，求：