带电粒子在磁场中运动之直线磁场边界问题

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1、<p>&lt;p&gt;&amp;lt;p&amp;gt;&amp;amp;lt;p&amp;amp;gt;&amp;amp;amp;lt;p&amp;amp;amp;gt;直线磁场边界问题(1)直线边界(2)对称性:粒子从同一直线边界进出磁场时,入射方向与出射方向与边界的夹角相等。(3) 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动解题“三步法”画轨迹:即确定圆心,画出运动轨迹找联系:轨道半径与磁感应强度、运动速度的联系,偏转角度与圆心角、运动时间的联系,在磁场中的运动时间与周期的联系用规律:即牛顿运动定律和圆周运动的规律,特别是

2、周期公式、半径公式1. (多选)如图所示,两个带电粒子M和N,以相同的速度经小孔S垂直进入同一匀强磁场,运行的半圆轨迹如图两种虚线所示,下列表述正确的是( AB )A. M带负电,N带正电 B. M的运行时间不可能等于N的运行时间C. M的带电量小于N的带电量 D. M的质量大于N的质量2. (多选)日本福岛核电站的核泄漏事故,使碘的同位素131被更多的人所了解。利用质谱仪可分析碘的各种同位素,如图所示,电荷量均为q的碘131和碘127质量分别为m1和m2,它们从容器A下方的小孔S1进入电压为U的加速电场(入场速度忽略不计),经电场加速后从S2小孔射出,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后

3、打到照相底片上。下列说法正确的是(BD)A. 磁场的方向垂直于纸面向里B. 碘131进入磁场时的速率为C. 碘131与碘127在磁场中运动的时间差值为D. 打到照相底片上的碘131与碘127之间的距离为()3. (2016&amp;amp;amp;amp;#183;全国卷,15)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为(D)A

4、11 B12 C121 D1444. 如图所示,在边界上方存在着垂直纸面向里的匀强磁场,有两个电荷量、质量均相同的正、负粒子(不计重力),从边界上的O点以相同速度先后射入磁场中,入射方向与边界成角,则关于正、负粒子在磁场中的运动情况,下列说法错误的是( B )A. 运动轨迹的半径相同B. 重新回到边界所用时间相同C. 重新回到边界时速度大小和方向相同D. 重新回到边界时与O点的距离相等5. 一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域,穿出电场后接着又进入匀强磁场区域设电场和磁场区域有明确的分界线,且分界线与电场强度方向平行,如图中的虚线所示在图所示的几种情况中,可能出现的是(A

5、D)6. 如图所示,在x轴上方存在磁感应强度为B的匀强磁场,一个电子(质量为m,电荷量为q)从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中,速度方向与x轴的夹角为45&amp;amp;amp;amp;#176;并与磁场方向垂直。电子在磁场中运动一段时间后,从x轴上的P点射出磁场。则(AC)A. 电子在磁场中运动的时间为B. 电子在磁场中运动的时间为C. CO、P两点间的距离为D. DO、P两点间的距离为7. 如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成角(0&amp;amp;amp;amp;lt;&amp;amp;

6、amp;amp;lt;)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)则下列说法正确的是(A )A. 若v一定,越大,则粒子在磁场中运动的时间越短B. 若v一定,越大,则粒子在离开磁场的位置距O点越远C. 若一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大D. 若一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短8. 如图所示,在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场.一带负电的粒子从原点O以与x轴成30&amp;amp;amp;amp;#176;角斜向上射入磁场,且在上方运动半径为R.则(D)A. 粒子经偏转一定能回到原点OB. 粒子在x轴

7、上方和下方两磁场中运动的半径之比为21C. 粒子完成一次周期性运动的时间为D. 粒子第二次射入x轴上方磁场时,沿x轴前进3R9. 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(BD ) 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10. (多选)如图所示,两个初速度大小相同的同种离子a和b,从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场,最后打到屏P上不计重力,下列说法正确的有(AD)A. Aa、b均带正电B. Ba在磁场中飞行的时间比b的短C.

8、 a在磁场中飞行的路程比b的短D. a在P上的落点与O点的距离比b的近11. 如图所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120&amp;amp;amp;amp;#176;角,若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,则该粒子的比荷和所带电荷的正负是(C)A.,正电荷 B.,正电荷C.,负电荷 D.,负电荷12. (多选)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分

9、别为2d和d的缝,两缝近端相距为L。一群质量为m、电荷量为q,具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场,对于能够从宽度为d的缝射出的粒子,下列说法正确的是(BC)A. 粒子带正电B. 射出粒子的最大速度为 C. 保持d和L不变,增大B,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D. 保持d和B不变,增大L,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大13. (多选)如图所示,在第二象限内有水平向右的匀强电场,电场强度为E,在第一、第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场,磁感应强度大小相等. 有一个带电粒子以初速度v0垂直x轴,从x轴上的P点进入匀强电场,恰好与y轴成45&amp;amp;

10、amp;amp;#176;角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入下面的磁场.已知OP之间的距离为d,则带电粒子( AD )A. 在电场中运动的时间为 B. 在磁场中做圆周运动的半径为 C. 自进入磁场至第二次经过x轴所用时间为 D. 自进入电场至在磁场中第二次经过x轴的时间为 14. (多选)如图所示,L1和L2为两条平行的虚线,L1上方和L2下方都是范围足够大,且磁感应强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L2上带电粒了从A点以初速度v0与L2成30&amp;amp;amp;amp;#176;角斜向右上方射出,经过偏转后正好过B点,经过B点时速度方向也斜向上,不计重力,下列说法不

11、正确的是(D)A. 若将带电粒子在A点时的初速度变大(方向不变),它仍能经过B点B. 带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点时的速度大小相同C. 此带电粒子既可以是正电荷,也可以是负电荷D. 若将带电粒子在A点时的初速度方向改为与L2成60&amp;amp;amp;amp;#176;角斜向右上方,它将不能经过B点15. (多选)研究表明,蜜蜂是依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点来定位的,蜜蜂飞行时就是根据这三个位置关系呈8字型运动来告诉同伴蜜源的方位某兴趣小组用带电粒子在如图所示的电场和磁场中模拟蜜蜂的8字形运动,即在y0的空间中和y0的空间内同时存在着大小相等,方向相反的匀强电场,上、下电

12、场以x轴为分界线,在y轴左侧和图中竖直虚线MN右侧均无电场,但有方向垂直纸面向里、和向外的匀强磁场,MN与y轴的距离为2d一重力不计的负电荷从y轴上的P(0,d)点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动,经过一段时间后,电子又以相同的速度回到P点,则下列说法正确的是(BD)A. 电场与磁场的比值为v0B. 电场与磁场的比值为2 v0C. 带电粒子运动一个周期的时间为 D. 带电粒子运动一个周期的时间为16. 如图,在B=9.1&amp;amp;amp;amp;#215;104T的匀强磁场中,CD是垂直于磁场方向上的同一平面上的两点,相距d=0.05m,磁场中运动的电子经过C时,速度方向与C

13、D成30&amp;amp;amp;amp;#176;角,而后又通过D点,求:(电子的质量m=9.1&amp;amp;amp;amp;#215;1031kg,电量e=1.6&amp;amp;amp;amp;#215;1019c)(1)电子在磁场中运动的速度大小(2)电子从C点到D点经历的时间【答案】(1)8.0&amp;amp;amp;amp;#215;106m/s (2)6.5&amp;amp;amp;amp;#215;109s17. 如图所示,在x轴上方有磁感应强度为B的匀强磁场,一个质量为m,电荷量为q的粒子,以速度v从O点射入磁场,已知= ,粒子重

14、力不计,求:(1)粒子在磁场中运动的时间;(2)粒子经过x轴和y轴时的坐标【答案】(1) (2)A( ,0) B(0, )18. 如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距为d,b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场今有一质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力),从a板左端贴近a板处以大小为v0的初速度水平射入板间,在匀强电场作用下,刚好从b板的狭缝P处穿出,穿出时的速度方向与b板所成的夹角为=30&amp;amp;amp;amp;#176;,之后进入匀强磁场做圆周运动,最后粒子碰到b板的Q点(图中未画出)。求:(1)a、b板之间匀强电场的电场强

15、度E和狭缝P与b板左端的距离。(2)P、Q两点之间的距离L【答案】(1) (2) 19. 如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场带电量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动忽略重力的影响,求:(1)粒子从电场射出时速度v的大小;(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R【答案】(1) (2) 20. 如图所示,两平行金属板P1和P2之间的距离为d、电压为U,板间存在磁感应强度为B1的匀强磁场一个带正电的粒子在两板间沿虚线所示路径做匀速直线运动粒子通过两平行板后从O点进入另一磁感

16、应强度为B2的匀强磁场中,在洛伦兹力的作用下,粒子做匀速圆周运动,经过半个圆周后打在挡板MN上的A点已知粒子的质量为m,电荷量为q不计粒子重力求:(1)粒子做匀速直线运动的速度v(2)O、A两点间的距离x【答案】(1 ) (2) 21. 如图所示,MN、PQ是平行金属板,板长为L,两板间距离为,PQ板带正电,MN板带负电,在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场。一个电荷量为q、质量为m的带负电粒子以速度v。从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间,结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场,然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场,不计粒子重力。求:(1)两金属板间所加电场的场强大小(2)匀强磁场的磁感应强度

17、B的大小.【答案】(1) (2) 22. 如图所示,在虚线MN的上方存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,质子和粒子从MN上的O点以相同的速度v0(v0在纸面内且与MN的夹角为,&amp;amp;amp;amp;lt; 90&amp;amp;amp;amp;#176;)同时射入匀强磁场中,再分别从MN上A、B两点离开磁场,A、B距离为d已知质子的质量为m,电荷为e不计重力及质子和粒子间的相互作用求(1)磁感应强度的大小(2)两粒子到达A、B两点的时间差【答案】(1) (2) 23. 直角坐标系xOy中与x轴成45&amp;amp;amp;amp;#176;角的界线OM两侧区域分别有如图25所示电、磁场(第三象限除外),匀强磁场磁感应强度为B、方向垂直纸面向外,匀强电场场强Ev&amp;amp;amp;lt;/p&amp;amp;amp;gt;&amp;amp;lt;/p&amp;amp;gt;&amp;lt;/p&amp;gt;&lt;/p&gt;</p>

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