高考物理高频考点《粒子在有界磁场中运动》高频试题强化练习(2018年最新版)(四)
2018-10-13 00:20:39
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1、选择题 如图正、负电子垂直磁场方向沿与边界成θ=30°角的方向射入只有下边界的匀强磁场中,则正、负电子在磁场中运动的时间之比为( ) A.1:1 B.1:2 C.1:5 D.1:6
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参考答案:C
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 [选做题]如图所示,质量为为m、电量为q的带电粒子,经电压为U加速,又经磁感应强度为B的匀强磁场后落到图中D点,求: (1)带电粒子在A点垂直射入磁场区域时的速率v; (2)A、D两点间的距离l.(g=10m/s2)

参考答案:(1)在电场中做加速运动,由运动定理:Uq=12mv2 求得:v=
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 如图甲所示的坐标系中,第四限象内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场, 方向的宽度OA=20 cm, 方向无限制,磁感应强度B0=1×10-4T。现有一比荷为q/m=2×1011C/kg的正离子以某一速度从O点射入磁场,α=60°,离子通过磁场后刚好从A点射出。
 小题1:求离子进入磁场B0的速度的大小; 小题2:离子进入磁场B0后,某时刻再加一个同方向的匀强磁场,使离子做完整的圆周运动,求所加磁场磁感应强度的最小值; 小题3:离子进入磁场B0后,再加一个如图乙所示的变化磁场(正方向与B0方向相同,不考虑磁场变化所产生的电场),求离子从O点到A点的总时间。
参考答案: 小题1: m/s 小题2: T 小题3: s
本题解析:(1)如图所示,由几何关系得离子在磁场中运动时的轨道半径 (2分)
  离子在磁场中做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向前心力 ?求得: m/s(2分) (2)由 知,B越小,r越大。设离子在磁场中最大半径为R,由几何关系得: m(2分)?由牛顿运动定律得 求得 T(2分)则外加磁场 T(1分) (3)离子在原磁场中运动周期 s(1分)离子在磁场中运动第一次遇到外加磁场的过程中轨迹对应的圆心角 ?(2分) 此时施加附加磁场时离子在磁场中能做的圆周运动的最大半径为r2由几何关系知: (m)(1分) 离子在有附加磁场时运动半径为r3 .则 ,求得 m 因 ,所以离子能做完整的圆周运动(2分) 离子在外加磁场后时, s?对照外加磁场的规律可知,每隔 s离子在周期性外加磁场时,离子恰可做一次完整的匀速圆周运动,共做三次,最后在A点离开磁场。 离子从O点进入到A点射出的总时间为 s…(3分)
本题难度:简单
4、计算题 如图在第一象限存在匀强磁场,第四象限存在正交电场和磁场,磁感应强度均为B,一个电子从y轴上的c点平行x轴射入磁场,经x轴的P点沿PC直线射出第四象限,已知AC的长度为L;∠CAP=30°;电子质量为m,电量为q。求:
 (1)电子射入磁场时的速度v; (2)电子在第一象限运动时间; (3)电场强度E的大小和方向; (4)电子在第四象限运动时间.
参考答案:(1) (2) (3) ,30°(4)
本题解析:分析如图
 (1)设电子在第一象限做圆周运动的半径为R,由几何知识得∠ACP=30° OC=2OP 又OP=R ,OC=L-R;(2分)所以L-R=2R;R= L(2分) 由qvB= 得v= ?(2分) (2) 由几何知识得,电子在第一象限做圆周运动转过的圆心角α=120°= π(2分) 电子在第一象限运动时间t1= ?(2分) (3)由qE=qvB得E=vB= ?(2分) 由二力平衡知,电场强度的方向在纸面内斜向下与x轴成30°(2分) (4)电子在第四象限运动时间为
本题难度:一般
5、计算题 如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L)。一个质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于轴正方向射入磁场,并从x轴上的b点射出磁场,此时速度方向与轴正方向的夹角为60°。不计电子重力。求: (1)电子在磁场中运动的半径R及时间t; (2)磁场区域的圆心坐标; (3)若在电子到达b点时撤掉磁场的同时在第四象限加入一大小 ,方向与x轴正方向成30°的匀强电场,如图所示,则电子离开电场通过y轴的坐标。

参考答案:解:(1)电子的轨迹半径为R,由几何知识,Rsin30°=R-L,得R=2L ① 电子在磁场中运动时间 ② 而 ③ 得 ④ (2)设磁场区域的圆心坐标为(x,y) 其中 ⑤, ⑥ 所以磁场圆心坐标为( , ) ⑦ (3)电子进入电场做类平抛运动从y轴上的c点射出,如图所示

?⑧ 其中 ⑨, ⑩ 由①⑧⑨⑩联立得  而  故坐标为(0, )
本题解析:
本题难度:困难
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