选择题6.0分
物理

8.如图所示,在B=0.1T的匀强磁场中画出边长为L=8cm的正方形ABCD,内有一点P,它与ADDC的距离均为1cm。在P点有一个发射正离子的装置,能够连续不断地向纸面内的各个方向发射出速率不同的正离子,离子的质量为1.0×10-14kg,电荷电量为1.0×10-5C,离子的重力不计,不考虑离子之间的相互作用,则(   )

A

速率为5×106m/s的离子在磁场中运动的半径是5cm

B

速率在5×105m/s到8×105m/s范围内的离子不可能射出正方形区域

C

速率为5×106m/s的离子在CB边上可以射出磁场的范围为离C点2cm~()cm

D

离子从CB边上射出正方形区域的最小速度为m/s

正确答案及相关解析

正确答案

AC

解析

答案有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全对的得3分,有选错的得0分。

离子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:,即,代入数据可知,速率为v=5×106m/s的粒子运动的半径大小为5cm,A选项正确。

PADCD的距离为1cm,所以若离子在磁场中运动的半径小于0.5cm则必定不能从正方形射出,此时求得v临界=5×105m/s,而rv,所以当粒子的速度小于5×105m/s时就无法从正方形区域射出了,所以B选项错误。

P点射出的离子若要打在CB边上,其临界位置分别为图中的红线(与DC边相切于M)和蓝线(与CB边相切于Q),得到的绿色粗线P’Q即为打在CB边上的范围,根据题意只需求出CP’CQ的长度即可。若与DC边相切于M,由几何关系可知,MN=1cm,O1N=4cm,所以PN=3cm。则

考查方向

带电粒子在磁场中的运动。

解题思路

离子在磁场中洛伦兹力提供向心力,可求出运动的轨道半径,再根据几何关系找出与正方形区域ABCD的交集范围。

易错点

运动轨迹绘制错误,轨道半径求解出错

知识点

带电粒子在匀强磁场中的运动