Question

【題目】如圖所示，在第一象限內(nèi)有沿y軸負方向的電場強度大小為E的勻強電場．在第二象限中，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，圓形區(qū)域與x、y軸分別相切于A、C兩點．在A點正下方有一個粒子源P，P可以向x軸上方各個方向射出速度大小均為v0、質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子(重力不計，不計粒子間的相互作用)，其中沿y軸正向射出的帶電粒子剛好從C點垂直于y軸進入電場．

(1)求勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B.

(2)求帶電粒子到達x軸時的橫坐標范圍和帶電粒子到達x軸前運動時間的范圍．

(3)如果將第一象限內(nèi)的電場方向改為沿x軸負方向，分析帶電粒子將從何處離開磁場，可以不寫出過程．

【答案】(1) (2)x的范圍，t的范圍 (3)從A點正上方的D點離開磁場

【解析】試題分析:由題設(shè)條件，從A點沿y軸正方向射出的帶電粒子剛好從C點垂直于y軸進入電場，由幾何關(guān)系知道它做勻速圓周運動的半徑為R，再由洛侖茲力提供向心力可以求得磁感應(yīng)強度的大小；由于所有粒子做勻速圓周運動的半徑等于磁場圓的半徑，可以證明：沿不同方向進入磁場的帶電粒子離開磁場時方向均沿x軸正方向進入電場，之后做類平拋運動，顯然運動時間最長的帶電粒子是從D點水平射出的粒子，由類平拋運動運動規(guī)律就能求出打在x軸的最遠點；若將第一象限的電場改為沿x軸負方向，則粒子從磁場水平射出后做勻減速直線運動至速度為零，再沿x軸負方向做勻加速直線運動進入磁場做勻速圓周運動，由于速度方向反向，則粒子所受洛侖茲力反向，最后從D點射出磁場.

(1)帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，從A點運動到C點的過程中帶電粒子的運動軌跡為個圓弧，軌跡半徑r=R

由，得

(2)沿不同方向進入磁場的帶電粒子離開磁場時的速度大小均為v0，方向均平行于x軸，其臨界狀態(tài)為粒子從D點沿x軸正方向離開磁場

分析粒子從D點離開磁場的情況，粒子在磁場中運動時間為，得

從D點平行于x軸運動至y軸的時間

在第一象限內(nèi)運動過程中，粒子做類平拋運動，設(shè)運動時間為t3，則，，

解得，

則

帶電粒子到達x軸時的橫坐標范圍為

到達x軸前運動時間的范圍

(3)將第一象限內(nèi)的電場方向改為沿x軸負方向時，帶電粒子將從A點正上方的D點離開磁場。

【點睛】本題的關(guān)鍵點是帶電粒子做勻速圓周運動的半徑恰與磁場圓的半徑相等，可以證明兩圓心與兩交點構(gòu)成菱形，所以兩對邊平行，從而離開磁場中速度方向水平向右．這也是磁聚焦的大原理。

【題型】解答題
【結(jié)束】
94

【題目】下列說法正確的是________．

A．在完全失重的情況下，氣體的壓強為零

B．液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子較稀疏，分子間的引力大于斥力

C．當兩分子間距離大于平衡位置的間距時，分子間的距離越大，分子勢能越小

D．水中氣泡上浮過程中，氣泡中的氣體在單位時間內(nèi)與氣泡壁單位面積碰撞的分子數(shù)減小

E．不可能利用高科技手段將散失在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化

Answer 1

【答案】BDE

【解析】根據(jù)氣體壓強的產(chǎn)生原因，在完全失重的情況下，氣體的壓強并不為零，A錯誤；液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體表面層分子較稀疏，分子間的引力大于斥力，B正確；當兩分子間距離大于平衡位置的間距時，分子間的距離越大，分子勢能越大，C錯誤；氣泡在水中上浮過程中，體積增大，溫度基本不變，壓強減小，根據(jù)氣體壓強的微觀解釋可知，D正確；根據(jù)熱力學第二定律，可知不可能將散失在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化，E正確．