備考2025屆高考物理一輪復習強化訓練第十一章磁場第2講磁吃運動電荷的作用

第2講磁場對運動電荷的作用1.[帶電粒子在有界磁場中的運動/2024遼寧/多選]粒子物理探討中運用的一種球狀探測裝置橫截面的簡化模型如圖所示.內(nèi)圓區(qū)域有垂直紙面對里的勻強磁場，外圓是探測器.兩個粒子先后從P點沿徑向射入磁場，粒子1沿直線通過磁場區(qū)域后打在探測器上的M點，粒子2經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后打在探測器上的N點.裝置內(nèi)部為真空狀態(tài)，忽視粒子重力及粒子間的相互作用力.下列說法正確的是（AD）A.粒子1可能為中子B.粒子2可能為電子C.若增大磁感應強度，粒子1可能打在探測器上的Q點D.若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探測器上的Q點解析由于粒子1在磁場中沿直線運動，則粒子1不帶電，因此粒子1可能為中子，A正確；粒子2在磁場中向上偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知，粒子2確定帶正電，B錯誤；由于粒子1不帶電，在磁場中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，增大磁感應強度，粒子1仍打在M點，C錯誤；由qvB＝mv2R得R＝2.[帶電粒子在有界磁場中的運動/2024海南/多選]如圖，在平面直角坐標系xOy的第一象限內(nèi)，存在垂直紙面對外的勻強磁場，磁感應強度大小為B.大量質(zhì)量為m、電荷量為q的相同粒子從y軸上的P（0，3L）點以相同的速率在紙面內(nèi)沿不同方向先后射入磁場，設入射速度方向與y軸正方向的夾角為α（0°≤α≤180°）.當α＝150°時，粒子垂直x軸離開磁場.不計粒子的重力.則（ACD）A.粒子確定帶正電B.當α＝45°時，粒子也垂直x軸離開磁場C.粒子入射速率為2D.粒子離開磁場的位置到O點的最大距離為35L解析由于粒子垂直x軸離開磁場，故粒子向下偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知粒子帶正電，A項正確；當α＝45°時，粒子運動軌跡如圖中軌跡2所示，粒子不再垂直x軸射出磁場，B項錯；粒子在磁場中運動，有qvB＝mv2R，由幾何關(guān)系可知R＝23L，所以粒子的速率v＝23qBLm，C項正確；粒子離開磁場的位置到O點的距離最大時，入射點與出射點間距離為2R＝43L，所以出射點到O的最大距離為353.[磁場中的碰撞/2024湖北]如圖所示，空間存在磁感應強度大小為B、垂直于xOy平面對里的勻強磁場.t＝0時刻，一帶正電粒子甲從點P（2a，0）沿y軸正方向射入，第一次到達點O時與運動到該點的帶正電粒子乙發(fā)生正碰.碰撞后，粒子甲的速度方向反向、大小變?yōu)榕銮暗?倍，粒子甲運動一個圓周時，粒子乙剛好運動了兩個圓周.已知粒子甲的質(zhì)量為m，兩粒子所帶電荷量均為q.假設全部碰撞均為彈性正碰，碰撞時間忽視不計，碰撞過程中不發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，不考慮重力和兩粒子間庫侖力的影響.求：（1）第一次碰撞前粒子甲的速度大?。唬?）粒子乙的質(zhì)量和第一次碰撞后粒子乙的速度大??；（3）t＝18πmqB時刻粒子甲、乙的位置坐標及從第一次碰撞到t＝18πmqB的過程中粒子乙運動的路程答案（1）qBam（2）12m3qBam（3）甲（－6a，0）乙（0解析（1）由題意可知，粒子甲從點P（2a，0）沿y軸正方向射入磁場并運動到達點O，則粒子甲的軌跡半徑r甲0＝a又qv甲0B＝mv甲02r甲0（2）由題意可知，粒子甲運動一個圓周時，粒子乙剛好運動了兩個圓周，則T甲＝2T乙依據(jù)qvB＝m4π2T2rT＝2π故T甲T乙＝mm乙，則m乙＝mv甲0＋m乙v乙0＝mv甲1＋m乙v乙112mv甲02＋12m乙v乙02＝又v甲1＝－3v甲0聯(lián)立解得v乙0＝－5v甲0，v乙1＝3v甲0則第一次碰撞后粒子乙的速度大小為3（3）已知在t1＝πmqB時，甲、乙粒子發(fā)生第一次碰撞且碰撞后有v甲1＝－3v甲0，v乙1＝3v則依據(jù)qvB＝mv2r可知，第一次碰撞后乙粒子的運動半徑為r乙1＝32r甲0第一次碰撞后甲粒子的運動半徑為r甲1＝3r甲0＝3a又T甲＝2T乙，則在t2＝3πmqB時，甲、乙粒子發(fā)生其次次碰撞且從甲、乙粒子發(fā)生第一次碰撞到其次次碰撞的過程中乙粒子運動了2圈，此過程中乙粒子走過的路程為s1＝且在其次次碰撞時有mv甲1＋m乙v乙1＝mv甲2＋m乙v乙212mv甲12＋12m乙v乙12＝解得v甲2＝v甲0，v乙2＝－5v則依據(jù)qvB＝mv2r可知其次次碰撞后，甲粒子的運動半徑為r甲2＝r甲0乙粒子的運動半徑為r乙2＝52r甲0＝5經(jīng)分析可知在t3＝5πmqB時，甲、乙粒子發(fā)生第三次碰撞且從甲、乙粒子發(fā)生其次次碰撞到第三次碰撞的過程中乙粒子運動了s2＝10πa且在第三次碰撞時有mv甲2＋m乙v乙2＝mv甲3＋m乙v乙312mv甲22＋12m乙v乙22＝解得v甲3＝－3v甲0，v乙3＝3v甲0依次類推在t9＝17πmqB時，甲、乙粒子發(fā)生第九次碰撞且從甲、乙粒子發(fā)生第八次碰撞到第九次碰撞的過程中乙粒子運動了s8＝10πa且在第九次碰撞后有v甲9＝－3v甲0，v乙9＝3v第九次碰撞后，r甲9＝3a，r乙9＝32a，從t9＝17πmqB到t＝18πmqB的過程中，甲粒子剛好運動