磁場
4.(2008年高考廣東物理卷4題)1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如圖所示,這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形合D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,下列說法正確的是
A.離子由加速器的中心附近進入加速器
B.離子由加速器的邊緣進入加速器
C.離子從磁場中獲得能量
D.離子從電場中獲得能量
4.BD!窘馕觥炕匦铀倨鞯脑硎菐щ娏W釉陔妶鲋屑铀俣龋诖艌鲋芯庌D(zhuǎn),每轉(zhuǎn)半周加速一次,因此其軌道半徑越來越大,粒子是從加速器的中心附近進入加速器的,最后是從加速器的最外邊緣引出高速的粒子。
【誤區(qū)警示】帶電粒子在磁場與電場中運動時的特性是不同的,粒子在磁場中受到的洛侖茲力是不會對粒子做功的,起不到加速的作用,而在電場中粒子是可以加速的,就是通常所說的“電場加速磁場偏轉(zhuǎn)”,這就是回旋加速器的原理。
17.(2008年高考理綜四川卷17題)在沿水平方向的勻強磁場中,有一圓形金屬線圈可繞沿其直徑的豎直軸自由轉(zhuǎn)動。開始時線圈靜止,線圈平面與磁場方向既不平行也不垂直,所成的銳角為α。在磁場開始增強后的一個極短時間內(nèi),線圈平面
A.維持不動
B.將向使α減小的方向轉(zhuǎn)動
C.將向使α增大的方向轉(zhuǎn)動
D.將轉(zhuǎn)動,因不知磁場方向,不能確定α?xí)龃筮是會減小
17、B 解析:由楞次定律可知,當(dāng)磁場開始增強時,線圈平面轉(zhuǎn)動的效果是為了減小線圈磁通量的增加,而線圈平面與磁場間的夾角越小時,通過的磁通量越小,所以將向使減小的方向轉(zhuǎn)動.
24.(19分)(2008年高考理綜四川卷24題)
如圖,一半徑為R的光滑絕緣半球面開口向下,固定在水平面上。整個空間存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度方向豎直向下。一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的小球P在球面上做水平的勻速圓周運動,圓心為O’。球心O到該圓周上任一點的連線與豎直方向的夾角為θ(0<θ<。為了使小球能夠在該圓周上運動,求磁感應(yīng)強度大小的最小值及小球P相應(yīng)的速率。重力加速度為g。
24、解析:
據(jù)題意,小球P在球面上做水平的勻速圓周運動,該圓周的圓心為O’。P受到向下的重力mg、球面對它沿OP方向的支持力N和磁場的洛侖茲力
f=qvB ①
式中v為小球運動的速率。洛侖茲力f的方向指向O’。根據(jù)牛頓第二定律
②
③
由①②③式得
④
由于v是實數(shù),必須滿足
≥0 ⑤
由此得B≥ ⑥
可見,為了使小球能夠在該圓周上運動,磁感應(yīng)強度大小的最小值為
⑦
此時,帶電小球做勻速圓周運動的速率為
⑧
由⑦⑧式得
⑨
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