高中物理之目:2014A16~轨迹半径与粒子动能

2014年全国卷A题16

16.如图,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达 PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变。不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为

2014年全国卷A题16

A.2 \qquad B.\sqrt{2} \qquad C.1 \qquad D.\dfrac{\sqrt{2}}{2}


【分析】

在正式解答前,可以用自问自答的方式理一下思路。

\boxed{\mathbb{Q}} 哪些量发生了改变?哪些量不变?哪些量的比值已知?待求的是哪些量的比值?

\boxed{\mathbb{A}} 带电粒子的质量和电荷不变;动能和速度改变;变化前后的动能比值已知,轨迹半径已知;待求量是磁感应强度的比值。


【解答】

qB=\dfrac{mv}{r} \Rightarrow\; \dfrac{B_1}{B_2}=\dfrac{v_1}{v_2} \cdot \dfrac{r_2}{r_1}

\dfrac{r_2}{r_1}=\dfrac{1}{2}

(\dfrac{v_1}{v_2})^2=\dfrac{E_{k1}}{E_{k2}}=2

\Rightarrow\; \dfrac{v_1}{v_2}=\sqrt{2}

\dfrac{B_1}{B_2}=\dfrac{\sqrt{2}}{2}

结论:选项D正确。


【提炼与提高】

围绕洛伦兹力的公式有点多。笔者的建议有两点。

1)牢记下面这个公式:

\boxed{qB=\dfrac{mv}{r}=m \cdot \dfrac{2\pi}{T}} (公式1)

这个公式的基础是牛顿第二定律、向心加速度公式和洛伦兹力公式,很容易记住。如果需要,从这个公式很容易推出半径公式和周期公式:

r=\dfrac{mv}{qB} (半径公式)

T=\dfrac{2\pi m}{qB} (周期公式)

实际上,有好多题可以直接用公式1解决,本题就是一个例子。

2)掌握公式推导的方法。比值问题是常见问题,也是常用方法。推算过程都是初中数学,并不高深;关键在于要养成良好习惯。


【相关考题】

比例问题,在高考中经常出现。请看以下典型实例:

2014年北京卷23题


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