带电粒子在匀强电场中的运动综述

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1、1、(湖北省黄冈市黄州区一中2012届高三月考)如图所示,有一垂直于纸向外的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,其边界为一边长L的正三角形(边界上有磁场),ABC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。 C D答案:AD解析:带电粒子做匀速圆周运动轨迹的圆心必在AB之上,画出运动轨迹如图所示,跟半径公式及可知,粒子做圆周运动的半径为,当粒子运动的轨道圆心位于对称中心O1时,粒子正好与AC、BC边相切,由几何关系知,PB满足,A正确;平行向右移动参考圆O1,与CB交点最远时的Q点到

2、AB的距离为半径R,所以,D正确。本题答案为AD。2、(北京市朝阳区2012届高三上学期期末考试试题)正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个粒子(不计重力)以一定速度从AB边的中点M沿既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场,正好从AD边的中点N射出。若将磁感应强度B变为原来的2倍,其他条件不变,则这个粒子射出磁场的位置是()AA点 BND之间的某一点CCD之间的某一点 DBC之间的某一点答案:A解析:已知入射点的位置、速度方向和出射点的位置可作出粒子运动轨迹的圆心位置,即刚好在A点,轨道半径r=a/2,其中a是正方形磁场区域的边长,若将磁场强度B加倍,其他条件不变,根据轨道半径

3、公式可知,粒子的轨道半径减半,所以粒子肯定从A点射出磁场。本题答案为A。3、(江苏省扬州中学2012届高三上学期12月质量检测)如图所示,直角三角形ABC中存在一匀强磁场,比荷相同的两个粒子沿AB方向自A点射入磁场,分别从AC边上的P、Q两点射出,则()A从P射出的粒子速度大B从Q射出的粒子速度大C从P射出的粒子,在磁场中运动的时间长D两粒子在磁场中运动的时间一样长答案:BD解析:已知入射点的位置、速度方向和出射点的位置可作出两粒子做圆周运动的轨道圆心位置(图略),根据图象可知,从Q射出的粒子轨道半径大,根据公式可知,当粒子荷质比相同时,轨道半径大的表示入射速度大,选项A错误,B正确;两粒子入

4、射点的速度方向与运动轨迹圆弧对应的弦之间的夹角即弦切角均为A,其运动轨迹对应的圆心角均为2A,所以它们在磁场中的运动时间均是各自运动周期的A/倍(其中A单位取rad),又根据公式可知,两粒子的运动周期相等,所以两粒子在磁场中运动的时间一样长,选项C错误,D正确。本题答案为BD。点评:已知入射方向和出射点的位置,可以通过入射点做入射方向的垂线,连接入射点和出射点,作其中垂线,这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心;粒子速度的偏向角等于轨迹圆弧对应的圆心角,并等于弦切角的两倍。4、(河北省衡水中学2012届高三上学期第四次调研)如图所示,带有正电荷的A粒子和B粒子同时从匀强磁场的边界上的P点以等大的速

5、度,以与边界成30和60的交角射入磁场,又恰好不从另一边界飞出,设边界上方的磁场范围足够大,下列说法中正确的是()A.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为1/B.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为3/(2+)C.A、B两粒子的m/q之比为1/D.A、B两粒子的m/q之比为3/(2+)答案:BD解析:画出两粒子在磁场中运动的轨迹,如上图所示,设磁场宽度为L,根据几何关系有,rAcos30+rA=L,rBcos60+rB=L,解得rA=2(2-)L,rB=2L/3,所以rA/rB=3/(2+),选项A错误,B正确;由,即,可得,A、B两粒子的m/q之比为3/(2+),选项C错误,D正

6、确。本题答案为BD。5、(2012年5月福建厦门模拟)显像管原理的示意图如图所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点,安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,若使高速电子流打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是答案:解析:根据左手定则可判断出能够使电子发生上述偏转的是A。 6、(2012年4月20日湖北武汉调研测试)如图所示,O点有一粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,它们的速度大小相等,速度方向均在xOy平面内。在直线x=a与x=2a之间存在垂直于xOy平面向外的磁感应强

7、度为B的匀强磁场,与y轴正方向成60角发射的粒子恰好垂直于磁场右边界射出。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。关于这些子的运动,下列说法正确的,A.粒子的速度大小为2aBq/mB.粒子的速度大小为aBq/mC.与y轴正方向成120角射出的粒子在磁场中运动的时间最长D.与y轴正方向成90角射出的粒子在磁场中运动的时间最长答案:AC解析:画出粒子运动轨迹图,轨迹半径R=a/cos60=2a。由qvB=mv2/R,解得粒子的速度大小为v=2aBq/m,选项A正确B错误。与y轴正方向成120角射出的粒子在磁场中运动的时间最长,选项C正确D错误。 7、(2012年4月浙江绍兴模拟)如图所示,以直角三角形

8、AOC为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,A=60,AO=a。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,粒子的比荷为q/m,发射速度大小都为v0,且满足v0=,发射方向由图中的角度表示。对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用),下列说法正确的是 A粒子有可能打到A点 B以= 60飞入的粒子运动时间最短 C以30飞入的粒子运动的时间都相等 D在AC边界上只有一半区域有粒子射出答案:AD解析:由左手定则,带负电粒子向右偏转,粒子有可能打到A点,粒子射出,选项D正确。 8、(2012年2月山西四校联考)如图所示,两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁感应强度相同的匀强磁场,圆的

9、直径和正方形的边长相等,两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域,速度方向均与磁场方向垂直,进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心;进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界,从中点进入。则下面判断正确的是:()A两电子在两磁场中运动时,其半径一定相同B两电子在磁场中运动的时间一定不相同C进入圆形磁场区域的电子一定先飞离磁场D进入圆形磁场区域的电子一定不会后飞离磁场答案:AD解析:两个电子以相同的速度分别飞入两个磁感应强度相同的磁9、(浙江省2012年2月四校联考)如图所示,边长为L的等边三角形ABC为两有界匀强磁场的理想边界,三角形内的磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,三角形外的磁场(足

10、够大)方向垂直纸面向里,磁感应强度大小也为B。把粒子源放在顶点A处,它将沿A的角平分线发射质量为m、电荷量为q、初速度为v0的带电粒子(粒子重力不计)。若从A射出的粒子带负电,v0=,第一次到达C点所用时间为t1带负电,v0=,第一次到达C点所用时间为t2带正电,v0=,第一次到达C点所用时间为t3带正电,v0=,第一次到达C点所用时间为t4A B C D答案:AB解析:若从A射出的粒子带负电,v0=,向右偏转,其轨迹半径等于L,第一次到达C点所用时间为t1=T/6,选项A正确;若从A射出的粒子带负电,v0=,向右偏转,其轨迹半径等于L/2,经T/6后进入理想边界外向左偏转,再经T/6后第一次

11、到达C点所用时间为t2=T/3,选项B正确;若从A射出的粒子带正电,v0=,向左偏转,其轨迹半径等于L,第一次到达B点所用时间为T/6,进入理想边界向右偏转,再经5T/6后第一次到达C点,所用总时间为t3=T,选项C错误;若从A射出的粒子带正电,v0=,向左偏转,其轨迹半径等于L/2,经T/6后进入理想边界外向右偏转,再经T/6后第一次到达B点所用时间为T/3,再经T后第一次到达C点,所用总时间为t4=4T/3,选项D错误。 10、(2012江西重点中学联盟第一次联考)如图所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场射入大

12、量的带正电的粒子,且粒子所带电荷量为q、质量为m。不考虑粒子间的相互作用力,关于这些粒子的运动以下说法正确的是( )A只要对着圆心入射,出射后均可垂直打在MN上B即使是对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线也不一定过圆心C对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中通过的弧长越长,时间也越长D只要速度满足v,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上,选项D正确。 11、(2012山东日照期末)如图所示,水平导线中通有稳恒电流,导线正下方的电子e的初速度方向与电流方向相同,其后电子将A.沿路径a运动,轨迹是圆B.沿路径a运动,曲率半径变小C.沿路径a运动

13、,曲率半径变大D.沿路径b运动,曲率半径变小12、(2012年3月安徽省“江南十校”高三联考)如图所示,边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场,边界OA上有一粒子源S。某一时刻,从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场。已知AOC=60,从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于T/6(T为粒子在磁场中运动的周期),则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间为() AT/3 BT/2 C2T/3 D5T/6 答案:B解析:首先要判断出粒子是做逆时针圆周运动。由于所有粒

14、子的速度大小都相同,故弧长越小,粒子在磁场中运动时间就越短;从S作OC的垂线SD,可知粒子轨迹过D点时在磁场中运动时间最短,根据最短时间为T/6,结合几何知识可得粒子圆周运动半径等于(如图);由于粒子是沿逆时针方向运动,故沿SA方向射出的粒子在磁场中运动的时间最长,根据几何知识易知此粒子在磁场中运动轨迹恰为半圆,故粒子在磁场中运动的最长时间为T/2,选项B正确。 13、(2012宁波期末)如图所示,宽h=4cm的有界匀强磁场,纵向范围足够大,磁感应强度的方向垂直纸面向内,现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=10cm,则()A右边界:-8cmy8cm有粒子射出B右边界:y8cm有粒子射出D左边界:0y16cm有粒子射出答案:AD解析:画出粒子轨迹示意图,由图中几何关系可知,右边界:-8cmy8cm有粒子射出,左边界:0y16cm有粒子射出,选项AD正确BC错误; 14、(2012年2月江西九江市七校联考)如图所示,虚线MO与水平线PQ相交于O,二者夹角=30,在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场,MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场,O点处在磁场的边界上.现有一群质量为m

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