(廣東專用)2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)第10章磁場微專題53帶電粒子在直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)粵教版.

1、精選文檔53 帶電粒子在直線邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)方法點(diǎn)撥(1)一般步驟：畫軌跡，定圓心，求半徑或圓心角；(2)注意“運(yùn)動(dòng)語言”與“幾何語言”間的翻譯，如：速度對應(yīng)圓周半徑；時(shí)間對應(yīng)圓心角、弧長或弦長等；(3)掌握一些圓的幾何知識，如：偏轉(zhuǎn)角等于圓心角；同一直線邊界，出射角等于入射角等1(帶電粒子在單邊界磁場中的運(yùn)動(dòng))(多選)A、B兩個(gè)離子同時(shí)從勻強(qiáng)磁場的直邊界上的P、Q點(diǎn)分別以60和30(與邊界的夾角)射入磁場，又同時(shí)分別從Q、P點(diǎn)穿出，如圖1所示設(shè)邊界上方的磁場范圍足夠大，下列說法中正確的是()圖1AA為正離子，B為負(fù)離子BA、B兩離子運(yùn)動(dòng)半徑之比為1CA、B兩離子速率之比為1DA、B兩離子的比

2、荷之比為212(帶電粒子在單邊界磁場中的運(yùn)動(dòng))(多選)如圖2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(zhì)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30，兩種粒子最后都打到了位于磁場邊界位置的光屏OP上，則()圖2Aa、b兩粒子轉(zhuǎn)動(dòng)周期之比為23Ba、b兩粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為23Ca、b兩粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比為12Da、b兩粒子打到光屏上的位置到O點(diǎn)的距離之比為123(帶電粒子在三角形邊界磁場中的運(yùn)動(dòng))(多選)如圖3所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可

3、取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值靜止的帶電粒子帶電荷量為q，質(zhì)量為m(不計(jì)重力)，從點(diǎn)P經(jīng)電場加速后，從小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為30，孔Q到板的下端C的距離為L，當(dāng)M、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰好垂直打在CD板上，則下列說法正確的是()圖3A兩板間電壓的最大值UmBCD板上可能被粒子打中區(qū)域的長度xLC粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間tmD能打到N板上的粒子的最大動(dòng)能為4(帶電粒子在矩形邊界磁場中的運(yùn)動(dòng))如圖4所示，在邊長ab1.5L，bcL的矩形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在a

4、d邊中點(diǎn)O處有一粒子源，可以垂直磁場向區(qū)域內(nèi)各個(gè)方向發(fā)射速度大小相等的同種帶電粒子若沿Od的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(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，圓周運(yùn)動(dòng)半徑為L，不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用下列說法正確的是()圖4A粒子帶負(fù)電B粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為4t0C粒子的比荷為D粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為2t05.圖5中虛線PQ上方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外O是PQ上一點(diǎn)，在紙面內(nèi)從O點(diǎn)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(zhì)量為m.現(xiàn)有兩個(gè)粒子先后射入磁場中并恰好在M點(diǎn)相遇，MO與PQ間夾角為60，不計(jì)粒子重力及

5、粒子間的相互作用，則下列說法正確的是()圖5A兩個(gè)粒子從O點(diǎn)射入磁場的時(shí)間間隔可能為B兩個(gè)粒子射入磁場的方向分別與PQ成30和60角C在磁場中運(yùn)動(dòng)的粒子離邊界的最大距離為D垂直PQ射入磁場中的粒子在磁場中的運(yùn)行時(shí)間最長6如圖6所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，邊界OA上有一粒子源S.某一時(shí)刻，從S平行于紙面向各個(gè)方向以某一速率發(fā)射出大量比荷為的同種正電粒子，經(jīng)過一段時(shí)間有大量粒子從邊界OC射出磁場已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，AOC60，O、S兩點(diǎn)間的距離為L，從OC邊界射出的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間t，忽略重力的影響和粒子間的相互作用，則粒子的速率為()圖6A.B.C.

6、D.7.如圖7所示，邊長為l的正六邊形abcdef中，存在垂直該平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.a點(diǎn)處的粒子源發(fā)出大量質(zhì)量為m、電荷量為q的同種粒子，粒子的速度大小不同，方向始終垂直ab邊且與磁場垂直不計(jì)粒子的重力，當(dāng)粒子的速度為v時(shí)，粒子恰好經(jīng)過b點(diǎn)下列說法正確的是()圖7A速度小于v的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為B經(jīng)過c點(diǎn)的粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為lC經(jīng)過d點(diǎn)的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D速度大于4v的粒子一定打在cd邊上8提純氘核技術(shù)對于核能利用具有重大價(jià)值，如圖8是從質(zhì)子、氘核混合物中將質(zhì)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(qiáng)磁場，初速度為0的質(zhì)子、氘核混合物經(jīng)電壓

7、為U的電場加速后，從x軸上的A(L,0)點(diǎn)沿與x成30的方向進(jìn)入第二象限(速度方向與磁場方向垂直)，質(zhì)子剛好從坐標(biāo)原點(diǎn)離開磁場已知質(zhì)子、氘核的電荷量均為q，質(zhì)量分別為m、2m，忽略質(zhì)子、氘核的重力及其相互作用圖8(1)求質(zhì)子進(jìn)入磁場時(shí)速度的大??；(2)求質(zhì)子與氘核在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(biāo)答案精析1BDA向右偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則知，A為負(fù)離子，B向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則知，B為正離子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)PQ的距離為l，由幾何關(guān)系可得r，sin 60sin 301，則A、B兩離子的半徑之比為1，B項(xiàng)正確；離子的速率v，時(shí)間相同，半徑之

8、比為1，圓心角之比為21，則速率之比為2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)r知，因?yàn)樗俣却笮≈葹?，半徑之比為1，則比荷之比為21，D項(xiàng)正確2BC由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式T可知，a、b兩粒子轉(zhuǎn)動(dòng)周期之比TaTb12，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；a粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡對應(yīng)的圓心角為240，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，b粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡對應(yīng)的圓心角為180，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為，a、b兩粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為tatb23，選項(xiàng)B正確；由qvBm，解得r，由此可知a、b兩粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比為rarb12，選項(xiàng)C正確；a粒子打到光屏上的位置到O點(diǎn)的距離為2racos 30ra，b粒子打到光屏上的位置

9、到O點(diǎn)的距離為2rb，a、b兩粒子打到光屏上的位置到O點(diǎn)的距離之比為ra2rb4，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3ACDM、N兩板間電壓取最大值時(shí)，粒子恰好垂直打在CD板上，所以圓心在C點(diǎn)，CHQCL，故半徑R1L，又因?yàn)閝v1Bm，qUmmv，Um，A項(xiàng)正確；設(shè)軌跡與CD板相切于K點(diǎn)，半徑為R2，在AKC中 ，sin 30，所以R2，因?yàn)镵C長等于L，所以CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長度x為HK：xR1KC(1)L，B項(xiàng)錯(cuò)誤；打在QC間的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長，均為半個(gè)周期，因?yàn)門，所以tmT，C項(xiàng)正確；軌跡與CD板相切的粒子是能打到N板上的粒子中動(dòng)能最大的，由前面分析可知R2，由R2可得v，所以其動(dòng)能為

10、mv2，D項(xiàng)正確4D由題設(shè)條件作出以O(shè)1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(xiàng)A錯(cuò)誤；由圖中幾何關(guān)系可得sin ，解得，可得T6t0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓第二定律可得T，解得，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)周期公式，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，在同一圓中，半徑一定時(shí)，弦越長，其對應(yīng)的圓心角越大，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長時(shí)的軌跡是以O(shè)2為圓心的圓弧，如圖所示，由圖中幾何關(guān)系，解得t2t0，選項(xiàng)D正確5A以粒子帶正電為例來分析，先后由O點(diǎn)射入磁場，并在M點(diǎn)相遇的兩個(gè)粒子軌跡恰好組成一個(gè)完整的圓，從O點(diǎn)沿OP方向入射并通過M點(diǎn)的粒子軌跡所對圓心角為240，根據(jù)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)

11、的周期公式可知，該粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1，則另一個(gè)粒子軌跡所對圓心角為120，該粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2，可知，兩粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間差可能為t，A項(xiàng)正確；射入磁場方向分別與PQ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(diǎn)相遇，B項(xiàng)錯(cuò)；在磁場中運(yùn)動(dòng)的粒子離邊界的最大距離為軌跡圓周的直徑d，C項(xiàng)錯(cuò)；沿OP方向入射的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡所對圓心角最大，運(yùn)動(dòng)時(shí)間也最長，D項(xiàng)錯(cuò)6A由于粒子速率一定，帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短時(shí)，軌跡所對應(yīng)弦長最短，即弦長dLsin 60L，由最短時(shí)間t知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對應(yīng)圓心角為120，由幾何關(guān)系知Rsin 60d，由洛倫茲力提供向心力，得qvBm，解得v，選項(xiàng)A正確7B根據(jù)題述“當(dāng)粒子的速度為v時(shí)，粒子恰好經(jīng)過b點(diǎn)”，說明粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為半個(gè)周期，即t，速度小于v的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡仍為半個(gè)圓周，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間仍為半個(gè)周期，即t，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫出帶電粒子經(jīng)過c點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡(圖略)，可知經(jīng)過c點(diǎn)的粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為正六邊形的邊長l，選項(xiàng)B正確；畫出帶電粒子經(jīng)過d點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡(圖略)，可知軌跡所對的圓心角為60，經(jīng)過d點(diǎn)的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；速度大于4v的粒子，由r可知，在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑大于2l，一定不會打在cd邊上，選項(xiàng)D錯(cuò)誤8(1) (2)12