《（全國通用）2020版高考物理一輪復習 第九章 微專題66 帶電粒子在直線邊界磁場場中的運動加練半小時（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（全國通用）2020版高考物理一輪復習 第九章 微專題66 帶電粒子在直線邊界磁場場中的運動加練半小時（含解析）（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、帶電粒子在直線邊界磁場場中的運動方法點撥(1)一般步驟：畫軌跡，定圓心，求半徑或圓心角.(2)注意“運動語言”與“幾何語言”間的翻譯，如：速度對應圓周半徑；時間對應圓心角或弧長或弦長等.(3)掌握一些圓的幾何知識，如：偏轉角等于圓心角；同一直線邊界，出射角等于入射角等.1.如圖1所示，在邊長為a的正三角形區(qū)域內存在著方向垂直于紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場.一個質量為m、電荷量為q的帶電粒子(重力不計)從AB邊的中點O以某一速度v進入磁場，粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與AB邊的夾角為60.若粒子能從AB邊穿出磁場，且粒子在磁場中運動的過程中，到AB邊有最大距離，則v的大小為()
2、圖1A.B.C.D.2.(2018江西省紅色七校聯(lián)考)如圖2所示，正八邊形區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場.一帶電粒子從h點沿圖示he方向射入磁場區(qū)域，當速度大小為vb時，從b點離開磁場，在磁場中運動的時間為tb.當速度大小為vd時，從d點離開磁場，在磁場中運動的時間為td，不計粒子重力.則下列正確的說法是()圖2A.tbtd21B.tbtd12C.tbtd31D.tbtd133.(多選)如圖3所示，在一單邊有界磁場的邊界上有一粒子源O，沿垂直磁場方向，以相同速率向磁場中發(fā)出了兩種粒子，a為質子(H)，b為粒子(He)，b的速度方向垂直于磁場邊界，a的速度方向與b的速度方向之間的夾角為30，兩種粒
3、子最后都打到了位于磁場邊界位置的光屏OP上，則()圖3A.a、b兩粒子運動周期之比為23B.a、b兩粒子在磁場中運動時間之比為23C.a、b兩粒子在磁場中運動的軌跡半徑之比為12D.a、b兩粒子打到光屏上的位置到O點的距離之比為124.(2018陜西省黃陵中學模擬)如圖4所示，在邊長ab1.5L、bcL的矩形區(qū)域內存在著垂直紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場，在ad邊中點O處有一粒子源，可以垂直磁場向區(qū)域內各個方向發(fā)射速度大小相等的同種帶電粒子.若沿Od方向射入的粒子從磁場邊界cd離開磁場，該粒子在磁場中運動的時間為t0，圓周運動半徑為L，不計粒子的重力和粒子間的相互作用.下列說法正確的是()
4、圖4A.粒子帶負電B.粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為4t0C.粒子的比荷為D.粒子在磁場中運動的最長時間為2t05.(2018陜西省商洛市質檢)如圖5所示，在直角坐標系xOy中，x軸上方有勻強磁場，磁感應強度的大小為B，磁場方向垂直于紙面向外.許多質量為m、電荷量為q的粒子，以相同的速率v沿紙面，由x軸負方向與y軸正方向之間各個方向從原點O射入磁場區(qū)域.不計重力及粒子間的相互作用.下列圖中陰影部分表示帶電粒子在磁場中可能經(jīng)過的區(qū)域，其中R，正確的圖是()圖56.(多選)如圖6所示，L1和L2為兩條平行的虛線，L1上方和L2下方都有范圍足夠大，且磁感應強度相同的勻強磁場，A、B兩點都在L2上
5、.帶電粒子從A點以初速度v0與L2成30角斜向右上方射出，經(jīng)過偏轉后正好過B點，經(jīng)過B點時速度方向也斜向上，不計重力，下列說法中正確的是()圖6A.若將帶電粒子在A點時的初速度變大(方向不變)，它仍能經(jīng)過B點B.帶電粒子經(jīng)過B點時的速度一定跟在A點時的速度大小相同C.此帶電粒子既可以帶正電荷，也可以帶負電荷D.若將帶電粒子在A點時的初速度方向改為與L2成60角斜向右上方，它將不能經(jīng)過B點7.(多選)(2018廣東省茂名市模擬)如圖7所示，OACD是一長為L的矩形，其內存在垂直紙面向里的勻強磁場，一質量為m、帶電荷量為q的粒子從O點以速度v0垂直射入磁場，速度方向與OA的夾角為，粒子剛好從A點射
6、出磁場，不計粒子的重力，則()圖7A.粒子一定帶正電B.勻強磁場的磁感應強度為C.粒子從O到A所需的時間為D.矩形磁場的OD邊長的最小值為(1cos)8.圖8中虛線PQ上方有一磁感應強度大小為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外.O是PQ上一點，在紙面內從O點向磁場區(qū)域的任意方向連續(xù)發(fā)射速率為v0的粒子，粒子電荷量為q、質量為m.現(xiàn)有兩個粒子先后射入磁場中并恰好在M點相遇，MO與PQ間夾角為60，不計粒子重力及粒子間的相互作用，則下列說法正確的是()圖8A.兩個粒子從O點射入磁場的時間間隔可能為B.兩個粒子射入磁場的方向分別與PQ成30和60角C.在磁場中運動的粒子離邊界的最大距離為D.垂直PQ
7、射入磁場的粒子在磁場中的運行時間最長9.(多選)(2018廣西桂林、賀州聯(lián)考)如圖9所示，對角線CE將矩形區(qū)域CDEF分成兩個相同的直角三角形區(qū)域，、內分別充滿了方向相反、磁感應強度大小均為B的勻強磁場，已知CDFEL，DECFL，質量為m、帶電荷量為q的正電荷從A點(DAL)以一定的速度平行于DC方向垂直進入磁場，并從CF上的Q點(圖中未畫出)垂直CF離開磁場，電荷重力不計.則()圖9A.CQLB.CQLC.vD.v10.提純氘核技術對于核能利用具有重大價值，如圖10是從質子、氘核混合物中將質子和氘核分離的原理圖，x軸上方有垂直于紙面向外的勻強磁場，初速度為0的質子、氘核混合物經(jīng)電壓為U的電
8、場加速后，從x軸上的A(L,0)點沿與x成30的方向進入第二象限(速度方向與磁場方向垂直)，質子剛好從坐標原點離開磁場.已知質子、氘核的電荷量均為q，質量分別為m、2m，忽略質子、氘核的重力及其相互作用.圖10(1)求質子進入磁場時速度的大?。?2)求質子與氘核在磁場中運動的時間之比；(3)若在x軸上接收氘核，求接收器所在位置的橫坐標.答案精析1.C設從AB邊以v射出的粒子符合題意，運動軌跡如圖所示，由圖知2ROBcos30，OB，又有Bqv，得v.2.C粒子運動軌跡如圖所示.設正八邊形的邊長為l，根據(jù)幾何關系可知，粒子從b點離開時的軌道半徑為l，偏轉角度為135，粒子從d點離開時的軌道半徑為
9、(2)l，偏轉角度為45，洛倫茲力提供向心力qvBm2r，則運動時間t，所以，故C項正確.3.BC由qvB和v知，帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期T，則a、b兩粒子運動周期之比TaTb12，選項A錯誤；a粒子在勻強磁場中運動軌跡對應的圓心角為240，運動時間為，b粒子在勻強磁場中運動軌跡對應的圓心角為180，運動時間為，a、b兩粒子在勻強磁場中運動的時間之比為tatb23，選項B正確；由qvBm，解得r，由此可知a、b兩粒子在勻強磁場中運動的軌跡半徑之比為rarb12，選項C正確；a粒子打到光屏上的位置到O點的距離為2racos30ra，b粒子打到光屏上的位置到O點的距離為2rb，a、
10、b兩粒子打到光屏上的位置到O點的距離之比為ra2rb4，選項D錯誤.4.D由題設條件作出以O1為圓心的軌跡圓弧，如圖所示，由左手定則可知該粒子帶正電，選項A錯誤；由圖中幾何關系可得sin，解得，可得T6t0，選項B錯誤；根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓第二定律可得T，解得，選項C錯誤；根據(jù)周期公式，粒子在磁場中運動時間t，在同一圓中，半徑一定時，弦越長，其對應的圓心角越大，則粒子在磁場中運動時間最長時的軌跡是以O2為圓心的圓弧，如圖所示，由圖中幾何關系可知，解得t2t0，選項D正確.5.D6.ABC畫出帶電粒子運動的可能軌跡，B點的位置可能有如圖兩種，根據(jù)軌跡，粒子經(jīng)過邊界L1時入射點與出射點間的距離與
11、經(jīng)過邊界L2時入射點與出射點間的距離相同，與速度無關，所以當初速度大小增大，但保持方向不變時，它仍能經(jīng)過B點，故A正確；從A到B的過程中，合外力對粒子做功為零，故經(jīng)過B點時的速度跟在A點時的速度大小相等，故B正確；如圖，分別是正、負電荷的軌跡，正、負電荷都可能，故C正確；設L1與L2之間的距離為d，則A到B的距離為x，所以，若將帶電粒子在A點時初速度方向改為與L2成60角斜向上，經(jīng)過多個周期后仍有可能經(jīng)過B點，故D錯誤.7.BC由題意可知，粒子進入磁場時所受洛倫茲力斜向右下方，由左手定則可知，粒子帶負電，故A錯誤；粒子運動軌跡如圖所示，由幾何知識可得r，粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供
12、向心力，由牛頓第二定律得qv0Bm，解得B，故B正確；由幾何知識可知，粒子在磁場中轉過的圓心角2，粒子在磁場中做圓周運動的周期T，粒子在磁場中的運動時間tT，故C正確；根據(jù)圖示，由幾何知識可知，矩形磁場的最小寬度drrcos，故D錯誤.8.A以粒子帶正電為例來分析，先后由O點射入磁場，并在M點相遇的兩個粒子軌跡恰好組成一個完整的圓，從O點沿OP方向入射并通過M點的粒子軌跡所對圓心角為240，根據(jù)帶電粒子在磁場中運動的周期公式可知，該粒子在磁場中的運動時間t1，則另一個粒子軌跡所對圓心角為120，該粒子在磁場中的運動時間t2，可知，兩粒子在磁場中的運動時間差可能為t，A項對；射入磁場方向分別與P
13、Q成30和60角的兩粒子軌跡所對圓心角之和不是360，不可能在M點相遇，B項錯；在磁場中運動的粒子離邊界的最大距離為圓周的運動軌跡直徑d，C項錯；沿OP方向入射的粒子在磁場中運動的軌跡所對圓心角最大，運動時間也最長，D項錯.9.AC粒子在磁場中的運動軌跡如圖，由對稱性可知，因DECFL，DAL，則CQL，選項A正確，B錯誤；由幾何關系可得粒子運動的軌跡半徑為rL，則由qvBm，解得v，選項C正確，D錯誤.10.(1)(2)12(3)(1)L解析(1)質子在電場中加速，由動能定理得qUmv2，解得v.(2)質子與氘核在磁場中都轉過個圓周，做圓周運動的周期T1，T2，粒子在磁場中的運動時間tT，則t1t2T1T212.(3)質子在磁場中運動時，由幾何知識得rL，由牛頓第二定律得qvBm氘核在電場中加速，由動能定理得qU2mv12在磁場中，由牛頓第二定律得qv1B2m，解得r1L橫坐標：xr1L(1)L.10
（全國通用）2020版高考物理一輪復習 第九章 微專題66 帶電粒子在直線邊界磁場場中的運動加練半小時（含解析）
