2018年11月16日 带电粒子在有界匀强磁场中的运动(二)-试题君之每日一题君2018-2019学年上学期高二物理人教版(课堂同步系列二) Word版含解析.doc

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1、(2018·江苏省天一中学高考考前热身卷)如图所示,以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,∠A=60°,AO=L,在O点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子.已知粒子的比荷为,发射速度大小都为v0=。设粒子发射方向与OC边的夹角为θ,不计粒子间相互作用及重力.对于粒子进入磁场后的运动,下列说法中正确的是A.当θ=45°时,粒子将从AC边射出B.所有从OA边射出的粒子在磁场中运动时间相等C.随着θ角的增大,粒子在磁场中运动的时间先变大后变小D.在AC边界上只有一半区域有粒子射出【参考答案】AD【名师点睛】此题关键要根据磁场的界限来确定运动情况,并结合半

2、径与周期公式来分析讨论.θ从0°到60°的过程中,粒子在磁场中运动的轨迹对应的圆弧的弦长先减小后增大,所以粒子在磁场中运动时间先减小后增大是该题的关键。【知识补给】带电粒子在有界匀强磁场中的运动1.带电粒子在有界匀强磁场中运动时的常见情形直线边界(粒子进出磁场具有对称性)平行边界(粒子运动存在临界条件)圆形边界(粒子沿径向射入,再沿径向射出)2.带电粒子在有界磁场中的常用几何关系(1)四个点:分别是入射点、出射点、轨迹圆心和入射速度直线与出射速度直线的交点。(2)三个角:速度偏转角、圆心角、弦切角,其中偏转角等于圆心角,也等于弦切角的2倍。如图所示,有一垂直于纸向外的有界匀强磁场,磁

3、场的磁感应强度为B,其边界为一边长L的正三角形(边界上有磁场)A、B、C为三角形的三个顶点。今有一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),以速度v=从AB边上的某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入,然后从BC边上某点Q射出。若从P点射入的该粒子能从Q点射出,则A.PB

4、tdC.ta=tbtc>td(2018·江西浮梁一中高三冲刺训练)据有关资料介绍,受控核聚变装置中有极高的温度,因而带电粒子将没有通常意义上的“容器”可装,而是由磁场约束带电粒子运动,使之束缚在某个区域内。如图所示,环状磁场的内半径为,外半径为,被束缚的带电粒子的比荷为k,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度,速度大小为v。中空区域中的带电粒子都不会穿出磁场的外边缘而被约束在半径为的区域内,则环状区域内磁场的磁感应强度大小可能是A.B.C.D.如图所示是某离子速度选择器的原理示意图,在一半径为R的圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向平行于轴线。在圆柱

5、形筒上某一直径两端开有小孔a、b分别作为入射孔和出射孔。现有一束质量为m、电荷量为q的正离子,以角度α入射,不经碰撞而直接从小孔b射出,这束离子的速度大小是A.B.C.D.(2018·云南省玉溪市高二期末)如图所示,半径为R的1/4圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场的左边垂直x轴放置一线型粒子发射装置,能在0≤y≤R的区间内各处沿x轴正方向同时发射出速度相同、带正电的同种粒子,粒子质量为m,电荷量为q,不计粒子的重力及粒子间的相互作用力,若某时刻粒子被装置发射出后,经过磁场偏转击中y轴上的同一位置,则下列说法中正确的是A.粒子都击中在O点处B.粒子的初速度为

6、C.粒子在磁场中运动的最长时间为D.粒子到达y轴上的最大时间差为(2018·安徽省六安二中河西校区高二期末)如图所示,以O为圆心、半径为R的圆形区域内存在垂直圆面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一粒子源位于圆周上的M点,可向磁场区域内垂直磁场沿各个方向发射质量为m、电荷量为的粒子,不计粒子重力,N为圆周上另一点,半径OM和ON间的夹角,且满足.(1)若某一粒子以速率v,沿MO方向射入磁场,恰能从N点离开磁场,求此粒子的速率移v;(2)若大量此类粒子以速率,从M点射入磁场,方向任意,则这些粒子在磁场中运动的最长时间为多少?(3)若由M点射入磁场各个方向的所有粒子速率均为题中计算出的,求

7、磁场中有粒子通过的区域面积。【参考答案】D电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为,四个电子m、q相同,B也相同,则它们圆周运动的周期相同。画出电子运动的轨迹如图,从图1看出,从a、b两点射出的电子轨迹所对的圆心角都是π,则:,从图2看出,从d射出的电子轨迹所对的圆心角∠OO2d<∠OO1c<π,根据圆周运动的时间,T相同时,圆心角α越大,时间t越大,所以。所以ta=tb>tc>td。故选D。由图可知,,即,解得:,故AD不可能,C可能;第二种情况:其在环形

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