考點4.2--帶電粒子在磁場中運動之平行磁場邊界問題-Word版含解析(匯編)

1、精品文檔考點 4.2平行磁場邊界問題1. 平行磁場邊界：常見的定圓心有兩情情形：(1) 已知入射點、出射點、入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖 3 甲所示， P 為入射點， M 為出射點 )(2) 已知入射方向、入射點和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌跡的圓心(如圖乙所示， P 為入射點，M 為出射點 )2. 平行邊界 (存在臨界條件，如圖所示 )1.質(zhì)量為 m，電荷量為q 的帶負電粒子自靜止開始，經(jīng)M 、N 板間的電場加速后，從A 點垂

2、直于磁場邊界射入寬度為d 的勻強磁場中，該粒子離開磁場時的位置P 偏離入射方向的距離為 L，如圖所示已知M、 N 兩板間的電壓為U，粒子的重力不計求勻強磁場的磁感應(yīng)強度 B.【答案】2L2mUL 2 d2q精品文檔精品文檔2.如圖所示，一束電荷量為e 的電子以垂直于磁感應(yīng)強度B 并垂直于磁場邊界的速度v 射入寬度為 d 的勻強磁場中，穿出磁場時速度方向和原來射入方向的夾角為=60°，求電子的質(zhì)量和穿越磁場的時間【答案】（ 1） 23dBe （ 2） 2 3 d3v9v3. （多選）在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子，經(jīng)電壓為 U 的電場P和 P3加速后，垂直進入磁感應(yīng)強度大

3、小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強磁場區(qū)域，如圖所示已知離子 P 在磁場中轉(zhuǎn)過 30°后從磁場右邊界射出 在電場和磁場中運動時，離子 P和 P3(BCD)A. 在電場中的加速度之比為 11B. 在磁場中運動的半徑之比為3 1C. 在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為12D. 離開電場區(qū)域時的動能之比為1 34.如圖所示，勻強磁場的邊界CD 和 EF 相互平行，寬度為d，磁感應(yīng)強度為B，一帶負電粒子垂直磁場方向射入，入射方向與CD邊界夾角為=，已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計粒子重力3（ 1）若粒子垂直邊界EF 射出磁場，求粒子運動的速率和在磁場中運動的時間；（ 2）若粒子運動軌跡恰好

4、與邊界EF 相切，則粒子的速率為多大？【答案】（ 1） 2qBdm（ 2） 2qBdm6qB3m精品文檔精品文檔5. 如圖所示， ab、cd、 ef 是同一豎直平面的三條水平直線，它們之間的距離均為d=0.3m ，ab與 cd 之間的區(qū)域內(nèi)有水平向右的勻強電場，在cd 與 ef 之間的區(qū)域內(nèi)有方向垂直豎直面向里的勻強磁場一個不計重力、比荷8v0=3×106q =3×10 c/kg 的帶正電粒子以初速度m/s 垂m直 ab 射入電場，粒子經(jīng)過電場后，速度方向與cd 成 30°角進入磁場，最后垂直于ef 離開磁場求：（ 1） 勻強電場的場強 E 的大??；（ 2） 勻強

5、磁場的磁感應(yīng)強度 B 的大?。唬?3）粒子從 ef 離開磁場時出射點與從ab 進入電場時的入射點間的水平距離【答案】（ 1） 3 105 V/m（2）3T（ 3）3 m304精品文檔精品文檔6. 如圖所示， M、N、P 為很長的平行邊界面， M、N 與 M、P 間距分別為 l 1、l2，其間分別有磁感應(yīng)強度為 B1 和 B2 的勻強磁場區(qū)，和磁場方向垂直紙面向里，B1 B2，有一帶正電粒子的電量為 q，質(zhì)量為 m，以某一初速度垂直邊界 N 及磁場方向射入MN 間的磁場區(qū)域 不計粒子的重力求：（ 1）要使粒子能穿過磁場進入磁場，粒子的初速度v0 至少應(yīng)為多少？（ 2）若粒子進入磁場的初速度v2q

6、B1l1 ，則粒子第一次穿過磁場的時間t 是多少？1=m1（ 3）粒子初速度 v 為多少時，才可恰好穿過兩個磁場區(qū)域【答案】（ 1） v0Bql 1 （2）m （3） qB1l1qB2 l2m6B1qm7.如圖所示， 空間分布著有理想邊界的勻強電場和勻強磁場。左側(cè)勻強電場的場強大小為E、方向水平向右，電場寬度為L ；中間區(qū)域勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外。一個質(zhì)量為m、電量為q、不計重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O 點由靜止精品文檔精品文檔開始運動，穿過中間磁場區(qū)域進入右側(cè)磁場區(qū)域后，又回到O 點，然后重復(fù)上述運動過程求：（ 1）中間磁場區(qū)域的寬度d；（ 2）帶電粒子從O

7、點開始運動到第一次回到O 點所用時間t 。dR sin 60016mEL【答案】 (1)2Bqt122mLt2T2 mt35 T5 m（ 2）qE，33qB ，63qB ，t t1 t 2t 322mL7 mqE3qB8.如圖，空間區(qū)域、有勻強電場和勻強磁場，MN、 PQ 為理想邊界，區(qū)域高度為d，區(qū)域的高度足夠大勻強電場方向豎直向上；、區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外一個質(zhì)量為m，電量為 q 的帶電小球從磁場上方的O 點由靜止開始下落，進入場區(qū)后，恰能做勻速圓周運動已知重力加速度為g（ 1）試判斷小球的電性并求出電場強度E 的大小；（ 2）若帶電小球能進入?yún)^(qū)域，則h 應(yīng)

8、滿足什么條件？（ 3）若帶電小球運動一定時間后恰能回到O 點，求它釋放時距MN 的高度 h【答案】（ 1）小球帶正電， Emg（ 2）hq2 B 2d 2（ 3）q2m2 g2q 2 B2 d 23m2 g9. 邊長為 3L 的正方形區(qū)域分成相等的三部分，左右兩側(cè)為勻強磁場，中間區(qū)域為勻強電場，如圖所示左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強度大小為B1=2mqU ，方向垂直紙面向外；右側(cè)磁場的2qL精品文檔精品文檔磁感應(yīng)強度大小為B2=2mqU ，方向垂直于紙面向里；中間區(qū)域電場方向與正方形區(qū)域qL的上下邊界平行 一質(zhì)量為 m、電荷量為 +q 的帶電粒子從平行金屬板的正極板開始由靜止被加速，加速電壓為 U，加速后

9、粒子從 a 點進入左側(cè)磁場，又從距正方形上下邊界等間距的 b 點沿與電場平行的方向進入電場，不計粒子重力，求：（ 1） 粒子經(jīng)過平行金屬板加速后的速度大??；（ 2） 粒子在左側(cè)磁場區(qū)域內(nèi)運動時的半徑及運動時間；（ 3）電場強度E 的取值在什么范圍內(nèi)時粒子能從右側(cè)磁場的上邊緣cd 間離開？【答案】（ 1） 2qU（2） 2 3LL2m （ 3）m333qU11U2U16EL10. 如圖所示，帶電平行金屬板PQ 和 MN 之間的距離為 d；兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B如圖建立坐標系， x 軸平行于金屬板，與金屬板中心線重合， y 軸垂直于金屬板區(qū)域I 的左邊界在y 軸，

10、右邊界與區(qū)域II 的左邊界重合，且與y軸平行；區(qū)域II 的左、右邊界平行在區(qū)域I 和區(qū)域II 內(nèi)分別存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為 B，區(qū)域 I 內(nèi)的磁場垂直于xOy 平面向外，區(qū)域 II 內(nèi)的磁場垂直于xOy 平面向里一電子沿著x 軸正向以速度v0 射入平行板之間，在平行板間恰好沿著x 軸正向做直線運動，精品文檔精品文檔并先后通過區(qū)域I 和 II 已知電子電量為e，質(zhì)量為 m，區(qū)域 I 和區(qū)域 II 沿 x 軸方向?qū)挾染鶠?mv 0 不計電子重力2Be（ 1） 求兩金屬板之間電勢差 U ；（ 2）求電子從區(qū)域 II 右邊界射出時，射出點的縱坐標y；（ 3）撤除區(qū)域 I 中的磁場而在其中加上

11、沿x 軸正向的勻強電場，使得該電子剛好不能從區(qū)域 II 的右邊界飛出求電子兩次經(jīng)過y 軸的時間間隔 t【答案】（ 1）Bv0d （ 2） mv0 （ 3） 5BeeB11. 在如圖所示的直角坐標系 xOy 中，矩形區(qū)域 Oabc 內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感 2應(yīng)強度大小為B=5.0 ×10T；第一象限內(nèi)有沿y 方向的勻強電場，電場強度大小為5Oa 邊長為0.60m， ab 邊長為 0.20m在 bc 邊中點 N 處有一E=1.0 ×10 N/C 已知矩形區(qū)域放射源，某時刻，放射源沿紙面向磁場中各方向均勻地輻射出速率均為6=2.0 ×10 m/s 的某種帶正

12、電粒子，帶電粒子質(zhì)量m=1.6 ×10 27 19kg，電荷量為 q=+3.2×10 kg，不計粒子重力，求：（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（ 1） 粒子在磁場中運動的半徑；（ 2） 從 x 軸上射出的粒子中，在磁場中運動的最短路程為多少？（ 3）放射源沿 x 方向射出的粒子，從射出到從y軸離開所用的時間精品文檔精品文檔【答案】（ 1） 0.2m（ 2）0.21m（ 3）4.6 ×107s12. 某高中物理課程基地擬采購一批實驗器材，增強學(xué)生對電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)研究的動手能力，其核心結(jié)構(gòu)原理可簡化為如圖所示。AB、 CD 間的區(qū)域有豎直向上的勻強電場，在CD 的右側(cè)有一

13、與 CD 相切于 M 點的圓形有界勻強磁場， 磁場方向垂直于紙面 .一帶正電粒子自O(shè)點以水平初速度 v0 正對 P 點進入該電場后， 從 M 點飛離 CD 邊界，再經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從N點垂直于 CD 邊界回到電場區(qū)域，并恰能返回O 點.已知 OP 間距離為 d，粒子質(zhì)量為m，E3mv02qd電荷量為 q，電場強度大小，粒子重力不計 .試求：1) 粒子從 M 點飛離 CD 邊界時的速度大??；2) P、 N 兩點間的距離；3) 磁感應(yīng)強度的大小和圓形有界勻強磁場的半徑.3 d33mv 02d5【答案】(1)2v0（ 2） 8（ 3）5qd4精品文檔精品文檔13. 如圖所示， 邊長為 L 的正方形區(qū)域

14、 abcd 內(nèi)有垂直向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B現(xiàn)有一質(zhì)量為 m，電荷量為 +q 的粒子從 a 點沿 ab 方向以一定的初速度進入磁場，恰好從d 點飛出，不計粒子重力(1)(2)求粒子的初速度大小；(3)(4)若保持粒子的初速度方向不變，只改變粒子的速度大小仍從a 點進入磁場，粒子從 bc邊的 p 點射出，且bP=3 L求粒子在磁場中的運動時間3【答案】（ 1） qBL （ 2）m2 m3qB14.15. 如圖所示，兩塊水平放置、相距為 d 的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場將噴墨打印機的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v