高中物理模塊九磁場(chǎng)考點(diǎn)42帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)之平行磁場(chǎng)邊界問(wèn)題試題1

1、考點(diǎn)4.2平行磁場(chǎng)邊界問(wèn)題1.平行磁場(chǎng)邊界：常見(jiàn)的定圓心有兩情情形:（1）已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點(diǎn)就是圓弧軌道的圓心 （如圖3甲所示，P為入射點(diǎn)，M 為出射點(diǎn)）.（2）已知入射方向、入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心（如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn)）.2.平行邊界（存在臨界條件，如圖所示）1 .質(zhì)量為 電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開(kāi)始，經(jīng) M N板間的電場(chǎng)加速后，從 A點(diǎn)垂 直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為 d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，

2、該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng),如圖所示.已知 M N兩板間的電壓為 U,粒子的重力不計(jì).求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁 感應(yīng)強(qiáng)度B.2 .如圖所示，一束電荷量為 e的電子以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B并垂直于磁場(chǎng)邊界的速度 v射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向和原來(lái)射入方向的夾角為8 =60° ,求電子的質(zhì)量和穿越磁場(chǎng)的時(shí)間.什'答案（1）2J3dBe（2）20 d3v9v-10 -3.（多選）在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子p+和p3+,經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域， 如圖所示.已知離子 p+

3、在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò) 8=30°后從磁場(chǎng)右邊界射出.在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn) 動(dòng)時(shí)，離子P+和P”（ BCD ）A. 在電場(chǎng)中的加速度之比為1 ： 1B. 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為?。?C. 在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1 ： 2D. 離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為1 : 34 .如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界0口 EF相互平行，寬度為 d,磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B, 一帶負(fù)電粒子垂直磁場(chǎng)方向射入，入射方向與CD邊界夾角為8 =，已知粒子的質(zhì)量為 mI電荷量為q,不計(jì)粒子重力.(1) 若粒子垂直邊界 EF射出磁場(chǎng)，求粒子運(yùn)動(dòng)的速率和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(2) 若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與邊界 EF相切，則粒子的速率為多大？1)2

4、qBdm 6qBm 2qBd3m5 .如圖所示，ab、cd、ef是同一豎直平面的三條水平直線，它們之間的距離均為d=0.3m,ab與cd之間的區(qū)域內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在cd與ef之間的區(qū)域內(nèi)有方向垂直豎直面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)不計(jì)重力、比荷q=3x I08c/kg的帶正電粒子以初速度 V0=3x 106m/s垂直ab射入電場(chǎng)，粒子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)后，速度方向與cd成30°角進(jìn)入磁場(chǎng)，最后垂直于ef離開(kāi)磁場(chǎng).求：(1) 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大小；(2) 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的大小；(3) 粒子從ef離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)出射點(diǎn)與從 ab進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的入射點(diǎn)間的水平距離.e /乂kxxx乂/XKKXXX

5、 B【答案】(1)4105 V/m (2)置T(3)且m3046 .如圖所示，M N P為很長(zhǎng)的平行邊界面，M N與M P間距分別為li、12,其間分別有磁感應(yīng)弓雖度為 B和B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，I和n磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，BWB,有一帶正電粒子的電量為q,質(zhì)量為m以某一初速度垂直邊界 N及磁場(chǎng)方向射入 MN間的磁場(chǎng)區(qū)域.不 計(jì)粒子的重力.求：(1) 要使粒子能穿過(guò)I磁場(chǎng)進(jìn)入n磁場(chǎng)，粒子的初速度V0至少應(yīng)為多少？(2) 若粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的初速度 Vi=2qBL ,則粒子第一次穿過(guò)I磁場(chǎng)的時(shí)間ti是多m少？(3) 粒子初速度v為多少時(shí)，才可恰好穿過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域.X I XX XX XX X¥

6、X XIIX XXXXXX XXX XXX X勾X XXX XXX【答案】（1）V0 電l1 _jm（3） qBll1 qB2l2m6B1qm7 .如圖所示，空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為 E、方向水平向右，電場(chǎng)寬度為 L;中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外。一個(gè)質(zhì)量為 m電量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場(chǎng)的左邊緣的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)中間磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域后，又回到O點(diǎn)，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程.求：(1) 中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度 d;(2) 帶電粒子從O點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到第一次回到O點(diǎn)所用時(shí)間to8.4d【答案】tiRsin 6001

7、6mEL2B . q2 ：2mLt2Tt35tqE33qB6t ti 12 t3 2 空 qE7 m3qB如圖，空間區(qū)域i、n有勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng),n區(qū)域的高度足夠大.勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上；I、5 m 3qBMN PQ為理想邊界，I區(qū)域高度為 d,n區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外.一個(gè)質(zhì)量為m電量為q的帶電小球從磁場(chǎng)上方的 O點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落，進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后，恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知重力加速度為g.(1) 試判斷小球的電性并求出電場(chǎng)強(qiáng)度 E的大??；(2) 若帶電小球能進(jìn)入?yún)^(qū)域n ,則h應(yīng)滿足什么條件?(3)若帶電小球運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間后恰能回到O點(diǎn)，求它釋放時(shí)距 MN勺高度h.q

8、2B2d22q2B2d2mT【答案】(1)小球帶正電，E mg (2) hq9 .邊長(zhǎng)為3L的正方形區(qū)域分成相等的三部分，左右兩側(cè)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 中間區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)電場(chǎng),如圖所示.左側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B= 2mqU ,方向垂直紙面向外；右側(cè)磁場(chǎng)的2qL磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B2= 2mqU ,方向垂直于紙面向里；中間區(qū)域電場(chǎng)方向與正方形區(qū)域 qL的上下邊界平行.一質(zhì)量為m電荷量為+q的帶電粒子從平行金屬板的正極板開(kāi)始由靜止被加速，加速電壓為 U,加速后粒子從a點(diǎn)進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)，又從距正方形上下邊界等間距的b點(diǎn)沿與電場(chǎng)平行的方向進(jìn)入電場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，求:(1)粒子經(jīng)過(guò)平行金屬板加速后的速度大小;(2

9、)粒子在左側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的半徑及運(yùn)動(dòng)時(shí)間;電場(chǎng)強(qiáng)度E的取值在什么范圍內(nèi)時(shí)粒子能從右側(cè)磁場(chǎng)的上邊緣cd間離開(kāi)?(3)1611U 2UE 能從區(qū)域II的右邊界飛出.10 .如圖所示，帶電平行金屬板 PQW MN間的距離為d;兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.如圖建立坐標(biāo)系，x軸平行于金屬板，與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板.區(qū)域 I的左邊界在y軸，右邊界與區(qū)域II的左邊界重合，且與y軸平行；區(qū)域II的左、右邊界平行.在區(qū)域 I和區(qū)域II內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng) 強(qiáng)度大小均為 B,區(qū)域I內(nèi)的磁場(chǎng)垂直于 xOy平面向外，區(qū)域II內(nèi)的磁場(chǎng)垂直于 xOy平 面向里.一電子

10、沿著 X軸正向以速度V0射入平行板之間，在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運(yùn)動(dòng)，并先后通過(guò)區(qū)域I和II .已知電子電量為 e,質(zhì)量為m區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向?qū)挾染鶠?J3mv0 .不計(jì)電子重力.2Be(1) 求兩金屬板之間電勢(shì)差 U;(2) 求電子從區(qū)域II右邊界射出時(shí)，射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)y;(3) 撤除區(qū)域I中的磁場(chǎng)而在其中加上沿 x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使得該電子剛好不求電子兩次經(jīng)過(guò)y軸的時(shí)間間隔t .【答案】(1) Bvod (2)詈(3) 511.12.【答案】(1) 0.2m(2) 0.21m在如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy中，矩形區(qū)域 Oabc內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B

11、=5.0X10-2第一象限內(nèi)有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 E=1.0X105N/C.已知矩形區(qū)域 Oa邊長(zhǎng)為0.60m, ab邊長(zhǎng)為0.20m.在bc邊中點(diǎn)N處有 一放射源，某時(shí)刻，放射源沿紙面向磁場(chǎng)中各方向均勻地輻射出速率均為u=2.0xi06m/s的某種帶正電粒子，帶電粒子質(zhì)量m=1.6 x 10 27kg,電荷量為q=+3.2Xl0 19kg,不計(jì)粒子重力，求：(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1) 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑；(2) 從x軸上射出的粒子中，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短路程為多少？(3) 放射源沿-x方向射出的粒子，從射出到從 y軸離開(kāi)所用的時(shí)間.(3) 4.6 X10 7s某高

12、中物理課程基地?cái)M采購(gòu)一批實(shí)驗(yàn)器材，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)研究的動(dòng)手能力，其核心結(jié)構(gòu)原理可簡(jiǎn)化為如圖所示。AB CD司的區(qū)域有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在CD的右側(cè)有一與CDf切于M點(diǎn)的圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面.一帶正電粒子自 O點(diǎn)以水平初速度vo正對(duì)P點(diǎn)進(jìn)入該電場(chǎng)后，從 M點(diǎn)飛離CD邊界，再經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后又從 N點(diǎn)垂直于CD邊界回到電場(chǎng)區(qū)域，并恰能返回O點(diǎn).已知OP司距離為d,粒子質(zhì)量為 mE /3mv2電荷量為q,電場(chǎng)強(qiáng)度大小qd ,粒子重力不計(jì).試求:1)粒子從M點(diǎn)飛離CD邊界時(shí)的速度大小;2)P、N兩點(diǎn)間的距離;3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑3d d【答案】(1)2

13、V0 (2)8(3)3.3mv25qd13.如圖所示，邊長(zhǎng)為 L的正方形區(qū)域abcd內(nèi)有垂直向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子從a點(diǎn)沿ab方向以一定的初速度進(jìn)入磁場(chǎng)，恰好從 d 點(diǎn)飛出，不計(jì)粒子重力.(1)求粒子的初速度大??；(2)若保持粒子的初速度方向不變，只改變粒子的速度大小仍從 a bc邊的p點(diǎn)射出，且bP= L.求粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.3a點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子從【答案】(1) qBL (2) 2m3qB14.如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上.兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為 m水平速