(多选)如图所示,O点有一粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,它们的速度大小相等、速度方向均在xOy平面内。在直线x=a与x=2a之间存在垂直于xOy平面向外的磁感应强度为B的匀强磁场,与y轴正方向成60°角发射的粒子恰好垂直于磁场右边界射出。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力.关于这些粒子的运动,下列说法正确的是: ( )
A.粒子的速度大小为
B.粒子的速度大小为
C.与y轴正方向成120°角发射的粒子在磁场中运动的时间最长
D.与y轴正方向成90°角发射的粒子在磁场中运动的时间最长
AC
【解析】画出粒子的运动轨迹,如图
【名师点睛】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由几何关系可求得粒子的速度;粒子在磁场中运动时轨迹对应的圆心角越大,运动时间越长,根据圆的对称性可知,与y轴正方向成120°角射出的粒子在磁场中运动的时间最长。
(多选)如图所示,回旋加速器D形盒的半径为R,用来加速质量为m,电量为q的质子,质子每次经过电场区时,都恰好在电压为U时并被加速,且电场可视为匀强电场,使质子由静止加速到能量为E后,由A孔射出 。下列说法正确的是: ( )
A.D形盒半径R、磁感应强度B不变,若加速电压U越高, 质子的能量E将越大
B.磁感应强度B不变,若加速电压U不变, D形盒半径R越大、质子的能量E将越大
C.D形盒半径R、磁感应强度B不变,若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越长
D.D形盒半径R、磁感应强度B不变,若加速电压U越高,质子的在加速器中的运动时间将越短
BD
【解析】
【名师点睛】回旋加速器是利用磁场使带电粒子作回旋运动,在运动中经高频电场反复加速的装置,是高能物理中的重要仪器,根据洛伦兹力提供向心力和动能定理列式分析求解;解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速、磁场偏转来加速粒子,但是最终粒子的动能与电场的大小无关,电压决定加速的总时间。
【福建省厦门第一中学2017届高三上学期期中考试】(多选)空间某区域竖直平面内存在电场,电场线分布如图所示,但是方向未知,一个质量为m、电量为+q的小球在该电场中运动,小球经过A点时的速度大小为,方向水平向右,运动至B点时速度大小为,若A、B两点之间的高度差为h,则以下判断中正确的是: ( )
A.A、B两点的电场强度和电势大小关系为、
B.即使,电场力也不一定做正功
C.A、B两点间的电势差为
D.小球从A运动到B点的过程中电场力做的功为
BC
【黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三上学期期中考试】(多选)如图所示,空间存在一水平方向的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度大小为B,电场强度大小为,且电场方向与磁场方向垂直。在电磁场的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆,与电场正方向成60º夹角且处于竖直平面内。一质量为m,带电量为+q的小球套在绝缘杆上。若给小球一沿杆向下的初速度v0,小球恰好做匀速运动。已知小球电量保持不变,重力加速度为g,则以下说法正确的是: ( )
A.小球的初速度为
B.若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止
C.若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止
D.若小球的初速度为,则运动中克服摩擦力做功为
ACD
【解析】A、对小球进行受力分析如图,
电场力的大小:,由于重力的方向竖直向下.电场力的方向水平向右,二者垂直,合力:,由几何关系可知,重力与电场力的合力与杆的方向垂直,所以重力与电场力的合力不会对小球做功,而洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,所以也不会对小球做功.所以,当小球做匀速直线运动时,不可能存在摩擦力,没有摩擦力,说明小球与杆之间就没有支持力的作用,则洛伦兹力大小与重力、电场力的合力相等,方向相反.所以qv0B=2mg.所以.故A正确;
若小球的初速度为,则洛伦兹力:f=qv0B=3mg>FG+F,则在垂直于杆的方向上,小球还受到杆的垂直于杆向下的支持力,则摩擦力:f=μFN.小球将做减速运动;随速度的减小,洛伦兹力减小,则支持力逐渐减小,摩擦力减小,小球做加速度不断减小的减速运动,最后当速度减小到时,小球开始做匀速直线运动.故B错误.若小球的初速度为,则洛伦兹力:f=qv0B=mg<FG+F,则在垂直于杆的方向上,小球还受到杆的垂直于杆向上的支持力,而摩擦力:f=μFN.小球将做减速运动;随速度的减小,洛伦兹力减小,则支持力逐渐增大,摩擦力逐渐增大,小球的加速度增大,所以小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止.故C正确;若小球的初速度为,球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止,运动中克服摩擦力做功等于小球的动能,所以.故D正确.故选ACD.
【江西省宜川市宜春中学、樟树中学、高安中学等五校2017届高三7月联考物理试卷】(多选)如图所示,含有、、的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器,沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场,最终打在P1、P2两点.则: ( )
A.打在P1点的粒子是 B.打在P2点的粒子是和
C.O2P2的长度是O2P1长度的2倍 D.粒子在偏转磁场中运动的时间都相等
BC
【解析】
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