第08章第2講磁場對運動電荷的作用解讀

1、第08章第2講磁場對運動電荷 的作用解讀作者:日期:第八章第二講、選擇題1. （2009泰州模擬）“月球勘探者號”空間探測器運用高科技手段對月球進行了近月球上的磁場極其 可分析月球磁場的強弱分布情況， 如距離勘探，在月球重力分布、 磁場分布及元素測定方面取得了新的成果. 微弱，通過探測器拍攝電子在月球磁場中的運動軌跡， 圖是探測器通過月球表面、四個位置時， 例相同）,設(shè)電子速率相同，且與磁場方向垂直， 則可知磁場從強到弱的位置排列正確的是（ ）A . C.答案A解析拍攝到的電子運動軌跡照片（尺寸比強磁場中軌道半徑公式B .D.由圖可知帶電粒子做圓周運動的半徑mvr = 可得：BiB2B3B4，

2、故選項qB rir2r30、y0的空間中有恒定的勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于 平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為 m、電荷量為q的帶正電粒子，在x軸上到原點的距離為 X0的P點，以平行于y軸的初速度射入此磁場，在磁場作用下沿垂直于 y軸的方向射出此磁場.不計重力的影響.由這些條件可知A.不能確定粒子通過 y軸時的位置B .不能確定粒子速度的大小C. 不能確定粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間D. 以上三個判斷都不對答案解析動的半徑小,洛倫茲力提供電子偏轉(zhuǎn)的向心力,D帶電粒子以平行于y軸的初速度射入此磁場，在C.xOy磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場，故粒子在磁場中運動了，從y軸上距O為xo處

3、射出，v=卑空，回旋角為90.5.如圖所示，MN為兩個勻強磁場的分界面，兩磁場的磁感應強度大小的關(guān)系為Bi =2B2, 一帶電荷量為+ q、質(zhì)量為m的粒子從O點垂直MN進入磁感應強度為 Bi的磁場，則 經(jīng)過多長時間它將向下再一次通過 O點( )2 nm2 nmA.B.qBiqB22 TfnnmC dq(Bi + B2)q(Bi+ B2)答案B解析粒子在磁場中的運動軌跡如右圖所示.由周期公式T= 知，粒子從O點進入磁場到再一次通過 O點的時間t= +罟=呼，所以B選項正確.qB2 qB26. (2009福建泉州質(zhì)檢)如圖是某粒子速度選擇器的示意圖.在一半徑為R= i0cm的圓柱形桶內(nèi)有 B= i

4、0 4T的勻強磁場，方向平行于軸線，在圓柱桶某一直徑的兩端開有小 孔，作為入射孔和出射孔.粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出.粒子源發(fā)射比荷為 q = 2 X i0iim射粒子速度v的大小是A2X i06m/sC. 2 . 2X i08m/s答案BC/kg的陽離子，粒子束中速度分布連續(xù)當角B. 2 ,2X 106m/s D . 4 遼 X 106m/s解析由題意，粒子從入射孔以45。角射入勻強磁場，粒子在勻強磁寸周期場中做勻速圓周運動.能夠從出射孔射出的粒子剛好在磁場中運動.2R,*A&b21 嚴1O N現(xiàn)有口 mv又 r = qB，7.如圖所示，長為 L的水平極板間有垂直于紙面

5、向內(nèi)的勻強磁場，磁感應強度為B,板間距離也為L,板不帶電.現(xiàn)有質(zhì)量為 m、電荷量為q的帶正電粒子(不計重力)，從左邊 極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是A .使粒子的速度 v4mBqLvmBqL 5BqLv：m時粒子能從右邊穿出.粒子擦著上板從左邊穿出時，圓心在0 點，有r2= L ,mv2BqL由 r2=芮，得 V2=4m， 所以v1L1”30尸OqvB =圖中OA即為圓形磁場區(qū)域的半徑R,由幾何關(guān)系得R=L.12. (2010天津市高三十校聯(lián)考)如圖所示，在空間中固定放置 一絕緣材料制成的邊長為L的剛性等邊三角形框架厶 DEF , DE邊上S點

6、DS =4處有一發(fā)射帶正電的粒子源，發(fā)射粒子的方向皆在圖 中截面內(nèi)且垂直于 DE邊向下.發(fā)射的電荷量皆為 q,質(zhì)量皆為 但速度v有各種不同的值.整個空間充滿磁感應強度大小為B,向垂直截面向里的均勻磁場.設(shè)粒子與m,方DEF邊框碰撞時沒有能量損失和電荷量傳遞.求:(1)帶電粒子速度的大小為 v時，做勻速圓周運動的半徑；帶電粒子速度 的粒子最終又垂直于(3)這些粒子中，mv答案qBv的大小滿足什么條件時，可使DE邊回到S點？回到 S點所用的最短時間是多少？皿 (n= 0,1,2,3，) 4(2 n 1)mS點發(fā)出嚮v射出后,解析 帶電粒子從S點垂直于DE邊以速度做勻速圓周運動， 其圓心一定位于 D

7、E邊上，其半徑R可由qvB mv2mv_=r求得，R= qB(2)要求此粒子每次與 DEF的三條邊碰撞時都與邊垂直,應滿足以下條件：DS = 4 = (2n- 1)R (n= 1,2,3,)由得v = 皿 (n= 1,2,3,)4(2 n 1)m(3)這些粒子在磁場中做圓周運動的周期為2 tR2 7im_t=將式代入，得丁=不可見在B及m給定時T與v無關(guān).粒子從S點出發(fā)最后回到xXXXX5XXXXXXXXXXXXXX X-LX X X XS點的過程中，與 DEF的邊碰撞次數(shù)越少，所經(jīng)歷的時間就越短，所以應取n = 1,由圖可看出該粒子的軌跡包括3個半圓和3個圓心角為300的圓弧，故最短時間為T

8、 5T8t=3 x 2 +3X 6=4T=qB 13.如圖所示，在空間有一坐標系 xOy,其第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強磁場區(qū)域I和n, 直線op是它們的邊界.區(qū)域I中的磁感應強度為B,方向垂直于紙面向外；區(qū)域n中的磁感應強度為2B，方向垂直于紙面向內(nèi)，邊界上的P點坐標為(4L,3L). 質(zhì)量為m、電荷量(1) 粒子從P點運動到O點的時間至少為多少？(2) 粒子的速度大小可能是多少？亠一 53 nm _、25qBL答案融 命(n= 1,2,3，)解析設(shè)粒子的入射速度為 V,用Ri、R2、Ti、T2分別表示 粒子在磁場I區(qū)和n區(qū)中運動的軌道半徑和周期，則有v2mv2qv吐 mR；, qv2B=石,2

9、 tRi 2 nm2 7R2 nmTi =TTT, T2=為q的帶正電粒子從 P點平行于y軸負方向射入?yún)^(qū)域I,經(jīng)過一段時間后，粒子恰好經(jīng)過 原點O忽略粒子重力，已知 sin37 = 0.6, cos37 0.8，求:v qB vqB然后粒子先在磁場I區(qū)中做順時針的圓周運動，后在磁場n區(qū)中做逆時針的圓周運動,從o點射出，這樣粒子從 p點運動到o點所用的時間最短.2/JR粒子運動軌跡如圖所示3Ltan a= 4L = 0.75,得 a= 37 , a+ 3= 90 .粒子在磁場I區(qū)和n區(qū)中的運動時間分別為titi t2-23 T2ti = 360 li, t2= 360 2,粒子從P點運動到O點的時間至少為t = ti + t2 ,53 nm由以上各式解得t = 53飛.區(qū)中運動，后在磁場 n區(qū)中運 n個周期性的運動到達 O點，60qB(2)當粒子的速度大小滿足一定條件時，粒子先在磁場動，然后又重復前面的運動，直到經(jīng)過原點O.這樣粒子經(jīng)過每