2016年高考真题——物理(海南卷)

发布时间:2023-10-28 18:10:28    来源:查看试卷    点击:2258   
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如图,A、C两点分别位于x轴和y轴上,∠OCA=30°,OA的长度为L。在△OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以平行于y轴的方向从OA边射入磁场。已知粒子从某点射入时,恰好垂直于OC边射出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t0。不计重力。

(1)求磁场的磁感应强度的大小;

(2)若粒子先后从两不同点以相同的速度射入磁场,恰好从OC边上的同一点射出磁场,求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和;

(3)若粒子从某点射入磁场后,其运动轨迹与AC边相切,且在磁场内运动的时间为,求粒子此次入射速度的大小。


答案及解析:

知识点:物理

1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,在时间t0内其速度方向改变了90°故其周期:

T=4t0

设磁感应强度大小为B,粒子速度大小为v,圆周运动的半径为r,由洛伦兹力公式和牛顿定律得

qvB=

匀速圆周运动速度满足

联立①②③式得

B=

2)设粒子从OA变两个不同位置射入磁场,能从OC边上的同一点P射出磁场,粒子在磁场中运动的轨迹如图(a)所示:

设两轨迹所对应的圆心角分别为θ1θ2。由几何关系有:

θ1=180°-θ2

粒子两次在磁场中运动的时间分别为t1t2,则:

3)如图(b),

由题给条件可知,该粒子在磁场区域中的轨迹圆弧对应的圆心角为150°。设O为圆弧的圆心,圆弧的半径为r0,圆弧与AC相切与B点,从D点射出磁场,由几何关系和题给条件可知,此时有

设粒子此次入射速度的大小为v0,由圆周运动规律:

联立①⑦⑧⑨式得: