2013高考物理重點難點例析專題7帶電粒子在磁場中運動

專題七帶電粒子在磁場中的運重點難洛倫茲力qυB；帶電粒子在洛倫茲力作用下的運180°時，帶電粒子不受洛倫茲力作用，即F＝0，則粒子在磁場中以速度υ做勻速直線運動θ＝90°F＝Bqυυ速圓周運動．求解此類問題的關鍵是分析并畫出空間幾何圖形——軌跡圖．規(guī)律方1】一個長螺線管中通有電流，把一個帶電粒子沿中軸線射入（若不計重力影響粒子將在管中（D） B中．現(xiàn)給滑環(huán)施以一個水平向右的瞬時沖量，使其由靜止開始運動，則滑環(huán)在桿上的運動情況可能是（ABC），度為B，寬度為d的勻強磁場中磁場時速度方向與電子原來入射方， υ的夾角是30°，則電子的質量是υ 磁場的時間是3υ部分，又因為B⊥υ，故圓心在電子穿入和穿出磁場時受到力指向交點上，由幾何知識知，ABθ＝30°，OB為半徑．∴r

sin30°2dr

BemυTυ

υ又∵AB圓心角是30°∴時間t

12t=3訓練題（甲x≥0（乙mqt0Oυx75°PP（a，P30R及周期的表達式．若B0為未知量，那么所加最大磁場的變化周期T、磁感應強度B0的大小各應滿足T、B0各應滿足條件的表達式）答案（1）T=2πm/qB1，R=mv/qB10（2）B0【例3】如圖所示，在y＞0的區(qū)域內存在勻強磁場，磁場垂直于圖中的Oxy平面，方向指向紙外，原點O處有一離子源，沿各個方向射出速率相等的同價負離子，對于進入磁場區(qū)域的離子，它們在磁場中做圓弧運動的圓心所在的軌跡，可用圖2-7-8給出的四個半圓中的 （C）訓練題一質點在一平面內運動，其軌跡如圖所示，它從A點出發(fā)，以恒定速率v0經(jīng)時間B點x軸上方的軌跡都是半徑為R半圓，下方的都是半徑為r的半ABxAAB答案：(1)v=x=2v0(R (2)論述略，B 能力訓 1．K-K→π-+0K-π-介子帶負的基π0K-Aπ-BPRR2∶1π0π0 A．1∶1B．1∶2C．1∶3 2．如圖所示，在一個水平膠木圓盤上有一個帶負電荷的金屬塊P隨圓盤一起繞過Οω．若在豎直方向加一向下的勻強磁場，仍然保持P隨圓盤一起轉動，圓盤依圖示方向勻速轉動的最大角速度為ω′．則下面判斷正確的是（BD）A．金屬塊受到的磁場力方向指向圓心OB．金屬塊受到的磁場力方向背離圓心O（d2cmO點以相同的速率沿紙面不同方向進入磁（r5cm，（AD）A．右邊界：-4cm＜y≤4cmC．左邊界：y＞8cm的范圍內有粒子射出D．左邊界：0＜y≤8cmR結合在一起形成新粒子，關于這個新粒子的運動情況，以下判斷正確的是（CD）新粒子的運動半徑將減小，可能到達F點B．新粒子的運動半徑將增大，可能到達E點C．新粒子的運動半徑將不變，仍然到達C點三個速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖所示的長方形90°60°30°（C1∶1∶1 D．3∶大，都不會穿出磁場的外邊緣而被約束在該區(qū)域內。設環(huán)狀磁場的內半徑為R1=0.5m，R2=1.0mB=1.0T，若被束縛帶電粒子的荷質比q/m=4×107Crr（1）界軌跡必須要與外圓相切,軌跡如圖所示。由圖中知r2R2

r)2r V 由BqVm1得V

m/OOrm OOrm1所以粒子沿環(huán)狀的半徑方向射入磁場，不能穿越磁場的最大速度1V1.5107ms1（2）當粒子以V2的速度沿與內圓相切方向射入磁場且軌道與外圓相切則以V1速度沿各方向射入磁場區(qū)的粒子都不能穿出磁場邊界，如圖所由圖中知

R22V

r2BqVm2得r22

21.0m

m/2所以所有粒子不能穿越磁場的最大速度V1.0107m27．在某一真空空間內建立xoy坐標系，從原點O處向第一象限發(fā)射一比荷0q1104Ckg的帶正電的粒子（重力不計v＝103m/sx0m30°yxoy平面向外xoyB＝1T，如圖（a）所示．求粒子O2xx1．若將上述磁場改為如圖（b）所示t＝0t2104ｓ3場方向垂直于xoy平面向外；在 向垂直于xoy平面向里，此后該空間不存在磁場．在t＝0刻，粒子仍從O點以與原來相同v0O2xx2．答案（1）軌跡如圖（a）所示．軌跡半R

0.1m，OA弧所對圓心（2）R

0.1m，周期T

s，磁場變化的半周期t2104sT，軌跡如圖（b）所示，由幾何關系知∠OOC＝∠COD＝120°， O1O2平行于x軸，DE垂直于x軸．OE＝2（R＋Rsin30°）＝3R＝0.3ｍ．RtΔEDP中，∠EDP＝60°，DE＝2Rsin60°，EP＝DEtan60°＝3R＝0.3ｍ．則x2＝OE＋EP＝0.6myy MPx2R R 60

x1 圖D圖應強度均為B＝5.0×10－2T的勻強磁場，方向分別垂直紙面向外和向里。質量為－27㎏、電荷量為q＝＋3.2×10－19C的α粒子（不計α粒子重力由靜止開始經(jīng)加速電壓為22⑴請你求出α粒子在磁場中的運動半徑

）處平行于x軸向右運x＝4⑶求出α粒子在兩個磁場區(qū)域偏轉所用的總時間Mv

—2—B

x/10答案：⑴α粒子在電場中被加速，由動能定理

qU1mv22α粒子在磁場中偏轉， 第二定律得qvBm2r 6.2 27 聯(lián)立解得r

3.2

2

⑵能正確作出圖象——2