專題55 帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動（廣東專用）（原卷版）

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)小題多維練（廣東專用）專題55帶電粒子在有界磁場中的運(yùn)動（時間：30分鐘）1、如圖所示，半徑相同的三個圓形區(qū)域相切于P、M、N三點(diǎn)，三個圖形區(qū)域的圓心分別為O1、O2、O3，三個區(qū)域內(nèi)有方向相同、大小不同的勻強(qiáng)磁場，帶負(fù)電粒子以平行于O2O3方向的某速度從圓形磁場邊緣對準(zhǔn)圓心O1射入磁場中，恰好分別通過P點(diǎn)和M點(diǎn)而進(jìn)入第二和第三個圓形磁場區(qū)域，從第三個圓形磁場區(qū)域射出后粒子又恰好通過三角形O1O2O3的幾何中心O點(diǎn)，不計(jì)粒子的重力，，則以下說法正確的（）A．粒子在三個區(qū)域中做圓周運(yùn)動的半徑之比B．三個區(qū)域中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比C．粒子在三個區(qū)域中做圓周運(yùn)動所用時間之比D．粒子在三個區(qū)域中做圓周運(yùn)動向心加速度大小之比2、如圖所示，MNPQ為一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，兩個質(zhì)量相同的粒子以相同的速度從M點(diǎn)沿MP方向射入，粒子1從N點(diǎn)射出，粒子2從PQ邊垂直于磁場邊界射出，不考慮粒子的重力和粒子間的相互作用。下列說法正確的是（）A．粒子1帶負(fù)電B．粒子1和粒子2的帶電量之比為1：2C．粒子1和粒子2在磁場中運(yùn)動時間之比是1：2D．粒子1和粒子2的速度方向改變的角度之比為2：13、（多選）如圖所示的菱形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場B，現(xiàn)有質(zhì)量和電量相等的等離子體以不同的速度沿菱形頂點(diǎn)a的角平分線垂直進(jìn)入磁場中，結(jié)果從四個不同的邊飛出場區(qū)。已知離子飛出時與的交點(diǎn)P、Q關(guān)于頂點(diǎn)a的角平分線對稱，下列說法正確的是（）A．在菱形區(qū)域內(nèi)運(yùn)動弧長越長的離子在磁場中運(yùn)動的時間就越長B．從邊上任意一點(diǎn)飛出的離子在菱形區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動時間都相同C．分別從P、Q兩點(diǎn)飛出的離子速度大小相等D．向方向偏轉(zhuǎn)的離子帶正電，入射速度足夠大的粒子可以沿直線飛出4、（多選）如圖所示，在平面的第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場，一帶電粒子從軸上的點(diǎn)射入磁場，速度方向與軸正方向的夾角。粒子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后在點(diǎn)（圖中未畫出）垂直穿過正半軸。已知，粒子電荷量為，質(zhì)量為，重力不計(jì)，則（）A．粒子帶負(fù)電荷 B．粒子速度大小為C．粒子在磁場中運(yùn)動的時間為 D．與點(diǎn)相距5、如圖，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，某質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子從圓上P點(diǎn)沿半徑方向以速度v0射入勻強(qiáng)磁場，粒子從Q點(diǎn)飛出，速度偏轉(zhuǎn)角為60°現(xiàn)將該粒子從P點(diǎn)以另一速度沿半徑方向射入勻強(qiáng)磁場，粒子離開磁場時，速度偏轉(zhuǎn)角為120°，不計(jì)粒子重力，則（）A．該粒子帶正電B．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為C．該粒子第二次射入磁場的速度為D．該粒子第二次在磁場中運(yùn)動的時間為6、如圖所示，直線MN是一勻強(qiáng)磁場的邊界，三個相同的帶正電粒子分別沿圖示1、2、3三個方向以相同的速率從O點(diǎn)射入磁場，沿箭頭1、3兩個方向的粒子分別經(jīng)t1、t3時間均從p點(diǎn)離開磁場，沿箭頭2方向（垂直于MN）的粒子經(jīng)t2時間從q點(diǎn)離開磁場，p是Oq的中點(diǎn)，則t1、t2、t3之比為（）A．1：2：3 B．1：3：5 C．2：3：4 D．3：4：57、（多選）如圖所示，直線上方存在著范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場，在邊界上的點(diǎn)垂直于磁場且垂直于邊界方向同時發(fā)射兩個相同的粒子1和2，其中粒子1經(jīng)過點(diǎn)，粒子2經(jīng)過點(diǎn)。已知、、三點(diǎn)在一條直線上，且，不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用，下列判斷正確的是（）A．兩個粒子的速率之比B．兩個粒子的速率之比C．兩個粒子同時經(jīng)過點(diǎn)和點(diǎn)D．粒子2在磁場中運(yùn)動的時間較長8、（多選）如圖所示，在半徑為L的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于平面向外的勻強(qiáng)磁場，在x軸與磁場邊界的交點(diǎn)P處有一粒子發(fā)射源，能沿平面與x軸成任意夾角向磁場區(qū)域發(fā)射質(zhì)量為m，帶電量為的粒子，且發(fā)射速度的大小為。在發(fā)射的眾多粒子中b粒子在磁場中的運(yùn)動時間恰好為a粒子在磁場中運(yùn)動時間的兩倍。已知a粒子的入射方向與x軸正方向成角，若不考慮粒子間的相互作用力和粒子的重力，下列說法正確的是（）A．b粒子的入射方向與x軸正方向成角B．b粒子的入射方向與x軸正方向成角C．a(chǎn)、b兩粒子離開磁場后的運(yùn)動方向相互平行D．從磁場外沿y軸正方向從不同位置射入的，一群同速率的上述粒子經(jīng)磁場作用后一定都過P點(diǎn)9、如圖所示，在半徑為a、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，圓弧部分為絕緣彈性擋板。一帶電量為、質(zhì)量為m的粒子以某一速度垂直邊界射入勻強(qiáng)磁場，進(jìn)入磁場后僅與擋板碰撞（電荷不發(fā)生轉(zhuǎn)移）一次后又垂直邊界射出，已知粒子與擋板碰撞后速度大小不變、方向反向。不計(jì)粒子重力，求：（1）粒子入射點(diǎn)到O點(diǎn)距離；（2）粒子的入射速度。10、如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)的y<0區(qū)域存在半徑為L的圓形勻強(qiáng)磁場Ⅰ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，O、A、O'、C分別為磁場Ⅰ的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、圓心及與圓心等高點(diǎn)：y>0的無限大區(qū)域內(nèi)存在垂直紙而向外的勻強(qiáng)磁場Ⅱ，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B．探測板MN位于x坐標(biāo)為1.5L，的直線上，長度為L的收集板PQ位于x軸上。A點(diǎn)有一正粒子源，單位時間內(nèi)發(fā)射個速度大小相等的粒子，粒子均與分布在y軸兩側(cè)各為60°的范圍內(nèi)。其中沿y軸正方向射入的粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)后從C點(diǎn)射出圓形磁場。若所有粒子均能打在探測板MN上并發(fā)生彈性碰撞，打在收集板PQ的粒子則被完全吸收，已知粒子質(zhì)量為m。電荷量為q（q>0），不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用。求：（1）粒子的速度大小v；（2）探測板MN的最小長度l及穩(wěn)定后粒子對探測板MN的作用力F的大??；（3）單位時間內(nèi)收集板PQ收集到的粒子數(shù)n與P點(diǎn)橫坐標(biāo)x之間的關(guān)系。11、（多選）如圖所示，空間存在方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，一粒子發(fā)射源P位于足夠大絕緣平板的上方距離為d處，在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率均為v的同種帶電粒子，不考慮粒子間的相互作用和粒子重力，已知粒子做圓周運(yùn)動的半徑大小也為d，則粒子（）A．能打在板上的區(qū)域長度為 B．能打在板上離P點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離為C．到達(dá)板上的最長時間為 D．到達(dá)板上的最短時間為12、如圖所示，在空間內(nèi)存在著兩個相鄰的磁場區(qū)域，邊界分別為水平直線、、。邊界與之間為垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場Ⅰ，邊界與之間為垂直紙面向外、豎直寬度為的勻強(qiáng)磁場Ⅱ。現(xiàn)將質(zhì)量為、電荷量為的粒子從上的點(diǎn)以速率垂直磁場Ⅰ方向豎直