帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(洛倫茲運(yùn)動(dòng))專題練習(xí)

1、 XXXX51PXX1XX1XXiXXXfSPXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)如圖所示，在熒光屏MN上方分布了水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.1T、方向與紙面垂直距離熒光屏h=16cm處有一粒子源S,以速度v=lxlO6m/s不斷地在紙面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射比荷是=mlx108C/kg的帶正電粒子，不計(jì)粒子的重力.則粒子打在熒光屏范圍的長(zhǎng)度為（）12cmB.16cmC.20cmD.24cm如圖所示,有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界線SP/MN,速率不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射入磁場(chǎng)。其中穿過a點(diǎn)的粒子的速度V1與MN垂直，穿過b點(diǎn)的粒子的速度v與MN成60

2、角，設(shè)粒子從S到a、b所2需時(shí)間分別為.、/,則.：J為（粒子重力不計(jì)）（）1212l:3B.4:3C.l:lD.3:2如圖是荷質(zhì)比相同的a、b兩粒子從0點(diǎn)垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)進(jìn)入正方形區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡，則（）a的質(zhì)量比b的質(zhì)量大a帶正電荷、b帶負(fù)電荷a在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率比b的大a在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間比b的長(zhǎng)（多選）如圖，正方形abed中厶abd區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),“bed區(qū)域內(nèi)有方向平行be的勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出）。一TOC o 1-5 h z帶電粒子從d點(diǎn)沿da方向射入磁場(chǎng)，隨后經(jīng)過bd的中點(diǎn)e進(jìn)入電場(chǎng)，接著從b點(diǎn)射出電場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力。貝X）粒子帶正電B.電場(chǎng)的方向由b指向c:粒

3、子在b點(diǎn)和d點(diǎn)的動(dòng)能相等粒子在磁場(chǎng)、電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為兀：2（多選）如圖.垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在正方形abed區(qū)域內(nèi).0點(diǎn)是ed邊的中點(diǎn).一個(gè)帶正電的粒子從0點(diǎn)沿紙面以垂直于ed邊的速度射入正方形內(nèi)僅在磁場(chǎng)力的作用下.經(jīng)過時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng).現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從0點(diǎn)沿紙面內(nèi)與Od成30的方向.以大小不同的速率射入正方形內(nèi)，下列說法中正確的是（若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是5&,則它一定從30ed邊射出磁場(chǎng)若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是-1,則它一定從ad邊射出磁場(chǎng)20若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是-1.則它一定從ab邊射出磁場(chǎng)40若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是tQ,

4、則它一定從be邊射出磁場(chǎng)（多選）如圖所示,以直角三角形AOC為邊界的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為ZA=60,A0=a.在0點(diǎn)放置一個(gè)粒子源，可以向各個(gè)方向發(fā)射某種帶負(fù)電粒子，粒子的比荷為q/m.發(fā)射速度大小都為v且滿足v=qBa,發(fā)射方向用圖中的角度。表示對(duì)于粒子00mXXXXXIxKKf:利進(jìn)入磁場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)（不計(jì)重力作用），下列說法正確的是（粒子有可能打到A點(diǎn)以0=60飛入的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短以030飛入的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出如圖所示,邊長(zhǎng)為l的等邊三角形abe內(nèi)分布有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),比荷為-的電子以速度v從aTOC o 1-5 h

5、zm0點(diǎn)沿ab方向射入，現(xiàn)欲使電子能經(jīng)過be邊，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值應(yīng)為（）BB.B呱C.BD.Bamvolelelele&（多選）如圖所示，邊界0A與0C之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，邊界0A上有一粒子源S。某一時(shí)刻，從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子（不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時(shí)間有大量粒子從邊界0C射出磁場(chǎng)。已知ZA0C=60，從邊G右TOC o 1-5 h z界0C射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間等于-T（T為粒/3XJKx子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期），則從邊界0C射出的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能是（）1111TB.1TC.1T

6、D.1T3469.（多選）如圖所示角形A0C分開，三角形內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，三角形頂點(diǎn)A處有一質(zhì)子源，能沿Z0AC的角平分線發(fā)射速度不同的質(zhì)子（質(zhì)子重力不計(jì)），所有質(zhì)子均能通過C點(diǎn),質(zhì)子比荷q/m=k,則質(zhì)子的速度可能為（C2BkL兩方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)被邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三A.BkLBkLB.如圖所示,在一個(gè)邊長(zhǎng)為a的正六邊形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)相同的帶正電粒子，比荷均為q/m,先后從A點(diǎn)沿AD方向以大小不等的速度射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，粒子在運(yùn)動(dòng)過程中只受到磁場(chǎng)力作用，已知編號(hào)為的粒子恰好從F點(diǎn)飛出磁場(chǎng)區(qū)域，編號(hào)為的粒子恰好從E點(diǎn)飛

7、出磁場(chǎng)區(qū)域，編號(hào)為的粒子從ED邊上RC的某一點(diǎn)垂直邊界飛出磁場(chǎng)區(qū)域，則（）編號(hào)為的粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為空qB編號(hào)為的粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為空qB編號(hào)為的三個(gè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度依次增大編號(hào)為的三個(gè)粒子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間依次增加（多選）如圖所示，等腰直角三角形abc區(qū)域存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.三個(gè)相同的帶電粒子從b點(diǎn)沿be方向分別以速度v、v、v射入磁場(chǎng),在磁場(chǎng)123中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t、t、t，且t:t:t=3:3:1.直角邊be的長(zhǎng)度為L(zhǎng),不計(jì)粒子的重TOC o 1-5 h z123123力，下列說法正確的是（）.三個(gè)速度的大小關(guān)系一定是v=vv23三

8、個(gè)速度的大小關(guān)系可能是vvv13粒子的比荷L二丄mBq粒子的比荷里=3-m2BLTOC o 1-5 h z（2017新課標(biāo)全國(guó)卷I）如圖，虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)P為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn)，在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng)若粒子射入速率為v,這些粒子在磁場(chǎng)邊界的出射-1/、點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為v，相應(yīng)2t的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上.不計(jì)重力及帶電粒-子之間的相互作用則V:v為（）.21A.0）、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為R/2.已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60，

9、則粒子的速率為（不計(jì)重力）（）AqBRbqBR（3qBR2qBR2mm2mm（多選）如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫出）.兩個(gè)質(zhì)量、電量都相同的正粒子，以相同的速率v從a點(diǎn)先后沿直徑ac和弦ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，ab和ac的夾角為30已知沿ac方向射入的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為其圓周運(yùn)動(dòng)周期的1,不計(jì)粒子重力則（）4粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為2R沿ab方向射入的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為述3v沿ab方向射入的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為墜3v（多選）如圖所示為一個(gè)半圓形的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),0為圓心,F、G分別為半徑0A和0C的中點(diǎn),

10、B、D、E點(diǎn)位于邊界圓弧上，且DF/EG/B0。現(xiàn)有三個(gè)相同的帶電粒子（不計(jì)重力）以相同的速度分別從B、D、E三點(diǎn)沿平行B0方向射入磁場(chǎng)，其中由B點(diǎn)射入磁場(chǎng)的粒子1恰好從C點(diǎn)射出，由D、E兩點(diǎn)射入的粒子2和粒子3從磁場(chǎng)某處射出，則下列說法正確的是（）粒子2從0點(diǎn)射出磁場(chǎng)粒子3從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)粒子1、2、3在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為3:2:3粒子2、3經(jīng)磁場(chǎng)后偏轉(zhuǎn)角相同（多選）如圖所示,A0B為一邊界為1/4圓的勻強(qiáng)磁場(chǎng),0點(diǎn)為圓心.D點(diǎn)為邊界OB的中點(diǎn),C點(diǎn)為邊界上一點(diǎn)，且CD/AO.現(xiàn)有兩個(gè)完全相同的帶電粒子以相同的速度射入磁場(chǎng)（不計(jì)粒子重力），其中粒子1從A點(diǎn)正對(duì)圓心射入，恰從B點(diǎn)射出，粒子2

11、從C點(diǎn)沿CD射入,從某點(diǎn)離開磁場(chǎng)，則可判斷（）.粒子2在BC之間某點(diǎn)射出磁場(chǎng)粒子2必在B點(diǎn)射出磁場(chǎng)粒子1與粒子2在磁場(chǎng)中的運(yùn)行時(shí)間之比為3:2粒子1與粒子2的速度偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)相同（多選）如圖所示，在0 x-3a、0y$XXXX：XXXXX0點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界MN的夾角分別為30。和60,且同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，已知OP=d，則（）.a、b兩粒子運(yùn)動(dòng)半徑之比為1:込a、b兩粒子的初速率之比為5:2占a、b兩粒子的質(zhì)量之比為4:75a、b兩粒子的電荷量之比為2:15核聚變反應(yīng)需要幾百萬度的高溫,為把高溫條件下高速運(yùn)動(dòng)的離子約束在小范圍內(nèi)（否則不可能發(fā)生核反應(yīng)）,通常采用磁約束的方法

12、（托卡馬克裝置）。如圖所示,環(huán)狀勻強(qiáng)磁場(chǎng)圍成中空區(qū)域,中空區(qū)域中的帶電粒子只要速度不是很大,都不會(huì)穿出磁場(chǎng)的外邊緣而被約束在該區(qū)域內(nèi)。設(shè)環(huán)狀磁場(chǎng)的內(nèi)半徑為R=0.5m，外半徑R=1.0m，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T,12若被束縛的帶電粒子的比荷q=4x107C/kg,中空區(qū)域內(nèi)帶電粒子具有各個(gè)方向的速度。求:m如圖所示的xOy平面上，以坐標(biāo)原點(diǎn)0為圓心的四分之一圓形區(qū)域M0N內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2.0 xlO-3T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中M、N點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)0均為、12m，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。坐標(biāo)原點(diǎn)0處有一個(gè)粒子源，不斷地向xOy平面發(fā)射比荷為久=5X107C/kg的帶正電粒m子,它們的速度大

13、小都是v=5X105m/s,與X軸正方向的夾角分布在090。范圍內(nèi)。求平行于x軸射入的粒子，出射點(diǎn)的位置及在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；求恰好從M點(diǎn)射出的粒子，從粒子源0發(fā)射時(shí)的速度與x軸正向的夾角；若粒子進(jìn)人磁場(chǎng)前經(jīng)加速使其動(dòng)能增加為原來的2倍，仍從0點(diǎn)垂直磁場(chǎng)方向射入第一象限，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t與射入時(shí)與x軸正向的夾角0的關(guān)系。如圖所示，在xOy平面的x0區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿y軸正方向，而在0 xL,-1.5Ly1.5L的區(qū)域I內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=、方向垂直紙1qL面向外。區(qū)域II處于Lx2L,-1.5Ly5cm和y0的范圍內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度

14、均為B=0.1T，一個(gè)質(zhì)量為m=1.6xlO-15kg，帶電量為q=1.6x10-7C的帶電粒子，從坐標(biāo)原點(diǎn)O以v0=5.0 x105m/s的速度沿與x軸成30角的方向斜向上射出，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)恰好從x軸上的Q點(diǎn)飛過，經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度方向也斜向上(不計(jì)重力，兀=3.14，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字).求:粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q所用的最短時(shí)間;A.v/cmxl0XXXXXXX粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所通過的路程.答案1.C2.D3.C4.BD5.AD6.AD7.C8.ABABD題的難點(diǎn)是由于思維定勢(shì)的影響而對(duì)問題考慮的不TOC o 1-5 h z全面。質(zhì)子帶正電，且經(jīng)過C點(diǎn)，其軌跡有多種可能，如圖所*示，所有

15、圓弧所對(duì)圓心角均為60，所以質(zhì)子運(yùn)行半徑為-r=L/n(n=l,2,3,.)，質(zhì)子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫.茲力提供向心力可得qvB=m，解得v=Br=BLrmn0(n=l,2,3,.),故ABD正確,C錯(cuò)誤。C11.BD12.C13.D14.B15.B16.AC17.ABD18.BC19.BC20.CD（1）1.5xlO7m/s（2）lxlO7m/s（1）出射點(diǎn)坐標(biāo)（lm,1m）-x10-5s（2）45201時(shí)，t=i0-5S-0時(shí)，t=（-20）x10-5s223.（1）E=如2qL2）（L，0）(3)v2mv42mv0B030090qL23qL-L2(1)4x106m/s(2)七x10-7s由qvB=m知,B越小，r越大。