2014高考物理二輪復習題：專題七帶電粒子在磁場中的運動

1、專題七帶電粒子在磁場中的運動1. (多選)(2013蘇北三市一模)如圖所示,兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中,O為M、N連線中點,連線上a、b兩點關于O點對稱.導線均通有大小相等、方向向上的電流.已知長直導線在周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應強度B=k,式中k是常數(shù)、I是導線中電流、r為點到導線的距離.一帶正電的小球以初速度v0從a點出發(fā)沿連線運動到b點.關于上述過程,下列說法中正確的是()A. 小球先做加速運動后做減速運動B. 小球一直做勻速直線運動C. 小球?qū)ψ烂娴膲毫ο葴p小后增大w W w .x K b 1.c o MD. 小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃?. (多選)(2013宿

2、遷、徐州三模)如圖所示,虛線MN上方存在方向垂直紙面向里的勻強磁場B1,帶電粒子從邊界MN上的A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界MN上的B點射出.若在粒子經(jīng)過的區(qū)域PQ上方再疊加方向垂直紙面向里的勻強磁場B2,讓該粒子仍以速度v0從A處沿原方向射入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界MN上的B點射出(圖中未標出),不計粒子的重力.下列關于粒子的說法中,正確的是()A. B點在B點的左側(cè)B. 從B點射出的速度大于從B點射出的速度C. 從B點射出的速度方向平行于從B點射出的速度方向D. 從A到B的時間小于從A到B的時間http:/ /www. 3. (多選)如圖所示,MN是

3、磁感應強度為B的勻強磁場的邊界.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙面內(nèi)從O點射入磁場.若粒子速度為v0,最遠可落在邊界上的A點,下列說法中正確的有()A. 若粒子落在A點的左側(cè),其速度一定小于v0B. 若粒子落在A點的右側(cè),其速度一定大于v0C. 若粒子落在A點左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能小于v0-D. 若粒子落在A點左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能大于v0+4. 如圖所示,在半徑為R=的圓形區(qū)域內(nèi)有水平向里的勻強磁場,磁感應強度為B.圓形區(qū)域右側(cè)有一豎直感光板.帶正電粒子從圓弧頂點P以速率v0平行于紙面進入磁場,已知粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,粒子重力不計.若粒子對準圓心射入,則()A.

4、一定沿徑向射出B. 它在磁場中運動的時間為C. 若粒子速率為v0,它能垂直打到感光板上D. 粒子以速度v0從P點以任意角入射,其離開磁場后一定垂直打在感光板上5. (多選)(2013蘇中二模)如圖所示,真空中xOy平面內(nèi)有一束寬度為d的帶正電粒子束沿x軸正方向運動,所有粒子為同種粒子,速度大小相等.在第一象限內(nèi)有一方向垂直xOy平面的有界勻強磁場區(qū)(圖中未畫出),所有帶電粒子通過磁場偏轉(zhuǎn)后都會聚于x軸上的a點.下列說法中正確的是()A. 磁場方向一定是垂直xOy平面向里B. 所有粒子通過磁場區(qū)的時間相同C. 所有粒子在磁場區(qū)運動的半徑相等D. 磁場區(qū)邊界可能是圓,也可能是其他曲線6. (多選)

5、(2013南通中學)如圖所示,半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B.半圓的左邊垂直x軸放置一粒子發(fā)射裝置,在-RyR的區(qū)間內(nèi)各處均沿x軸正方向同時發(fā)射出一個帶正電粒子,粒子質(zhì)量均為m、電荷量均為q、初速度均為v,重力忽略不計.所有粒子均能穿過磁場到達y軸,其中最后到達y軸的粒子比最先到達y軸的粒子晚t時間,則 ()A. 粒子到達y軸的位置一定各不相同B. 磁場區(qū)域半徑R應滿足RC. 從x軸入射的粒子最先到達y軸D. t=-,其中角度滿足sin =7. (2013蘇北三市調(diào)研)如圖所示的直角坐標系第、象限內(nèi)存在方向向里的勻強磁場,磁感應強度大小B=0.5 T,處于坐

6、標原點O的放射源不斷地放射出比荷=4106 C/kg的正離子,不計離子之間的相互作用.(1) 求離子在勻強磁場中的運動周期.(2) 若某時刻一群離子自原點O以不同速率沿x軸正方向射出,求經(jīng)過10-6 s時間這些離子所在位置構成的曲線方程. X K b1. C om(3) 若離子自原點O以相同的速率v0=2.0106m/s 沿不同方向射入第象限,要求這些離子穿過磁場區(qū)域后都能平行于y軸并指向y軸正方向運動,則題干中的勻強磁場區(qū)域應怎樣調(diào)整(畫圖說明即可)?并求出調(diào)整后磁場區(qū)域的最小面積.8. (2013海安中學)如圖所示,直角坐標平面xOy內(nèi)有一條直線AC過坐標原點O與x軸成45夾角,在OA與x

7、軸負半軸之間的區(qū)域內(nèi)存在垂直xOy平面向外的勻強磁場B1,在OC與x軸正半軸之間的區(qū)域內(nèi)存在垂直xOy平面向外的勻強磁場B2.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度v從位于直線AC上的P點,坐標為(L,L),豎直向下射出.經(jīng)測量發(fā)現(xiàn),此帶電粒子每經(jīng)過相同的時間T,會再將回到P點,已知磁感應強度B2=.(不計粒子重力)(1) 請在圖中畫出帶電粒子的運動軌跡,并求出勻強磁場B1與B2的比值.(B1、B2磁場足夠大)(2) 求出帶電粒子相鄰兩次經(jīng)過P點的時間間隔T.(3) 若保持磁感應強度B2不變,改變B1的大小,但不改變其方向,使B1=.現(xiàn)從P點向下先后發(fā)射速度分別為和的與原來相同的

8、帶電粒子(不計兩個帶電粒子之間的相互作用力,并且此時算作第一次經(jīng)過直線AC),如果它們第三次經(jīng)過直線AC時軌跡與AC的交點分別記為E點和F點(圖中未畫出),試求E、F兩點間的距離.(4) 若要使(3)中所說的兩個帶電粒子同時第三次經(jīng)過直線AC,問兩帶電粒子第一次從P點射出時的時間間隔t要多長?專題七帶電粒子在磁場中的運動1. BD 2. ACD 3. BC 4. ABD 5. CD 6. BD 7. (1) 根據(jù)牛頓第二定律,有qvB=,運動周期T=10-6 s.(2) 離子運動時間t=10-6 s=T,根據(jù)左手定則,離子沿逆時針方向做半徑不同的圓周運動,轉(zhuǎn)過的角度均為=2=,這些離子均在過坐

9、標原點的同一條直線上,該直線方程為y=xtan=x.(3) 離子自原點O以相同的速率v0沿不同方向射入第一象限磁場,均做逆時針方向的勻速圓周運動.根據(jù)牛頓第二定律,有qv0B=,R=1m.這些離子的軌道圓心均在第二象限的四分之一圓弧AC上,欲使離子穿過磁場區(qū)域后都能平行于y軸并指向y軸正方向運動,離開磁場時的位置在以點(1,0)為圓心、半徑R=1 m的四分之一圓弧(從原點O起順時針轉(zhuǎn)動90)上,磁場區(qū)域為兩個四分之一圓的交集,如圖所示.調(diào)整后磁場區(qū)域的最小面積為Smin=2= m2.8. (1) 帶電粒子從P點勻速運動到Q點,然后做半徑為R2=L的勻速圓周運動,運動到H點時的速度方向與AC垂直,從H點勻速運動到D點后做勻速圓周運動到P點.根據(jù)平面幾何知識可知,=L,四邊形AODO1為棱形,O1為圓心,即帶電粒子在勻強磁場B1中做勻速圓周運動時的半徑R1為L,根據(jù)qvB1=m,得B1=B2.(2) T=t1+t2+t3+t4,t1=,t2=T2=,t3=,t4=T1=,T=t1+t2+t3+t4=.(3) 兩帶電粒子在磁場B2