高考物理高频考点《粒子在有界磁场中运动》试题预测（2019年最新版） - 高考物理题库

高考物理高频考点《粒子在有界磁场中运动》试题预测（2019年最新版）(八)

2019-12-13 01:43:59 【大中小】

1、选择题空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是（　　）
A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同
B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹可能不同
C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同
D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大

参考答案：
A、入射速度不同的粒子，若它们入射速度方向相同，则它们的运动也一定相同，虽然轨迹不一样，但圆心角却相同，则磁场中运动时间：t=θmBq （θ为转过圆心角），所以运动时间一定相同．故A错误；
B、在磁场中半径r=mvBq，运动圆弧对应的半径与速率成正比，由于入射速度相同，则粒子在磁场中的运动轨迹也相同，故B错误；
C、在磁场中运动时间：t=θmBq （θ为转过圆心角），虽圆心角可能相同，但半径可能不同，所以运动轨迹也不同，故C错误；
D、由于它们的周期相同的，在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角也一定越大．故D正确；
故选：D

本题解析：

本题难度：一般

2、简答题坐标原点O处有一点状的放射源，它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子，α粒子的速度大小都是v0，在0＜y＜d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场，场强大小为E=

3mv
20

2qd

，其中q与m分别为α粒子的电量和质量；在d＜y＜2d的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场．ab为一块很大的平面感光板，放置于y=2d处，如图所示．观察发现此时恰无粒子打到ab板上．（不考虑a粒子的重力）
（1）求α粒子刚进人磁场时的动能；
（2）求磁感应强度B的大小；
（3）将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上？并求出此时ab板上被α粒子打中的区域的长度．

参考答案：（1）根据动能定理：Eqd=12mv2t-12mv20可得
末动能12mv2t=Eqd+12mv20=2mv20
（2）根据上题结果可知vt=2v0，对于沿x轴正方向射出的粒子进入磁场时与x轴正方向夹角θ=π3，其在电场中沿x方向的位移x1=v0t=v0

本题解析：

本题难度：一般

3、选择题如图所示，不同带电粒子以不同速度由左端中线水平射入如图装置，左侧有竖直向下的匀强电场E和垂直于纸面向内的匀强磁场B1，右侧是垂直于纸面向外的磁场B2，中间有一小孔，不计粒子重力。下列说法正确的是（）

A．只有正电荷才能沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域。
B．只有速度的粒子才能沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域
C．如果粒子打在胶片上离小孔的距离是，则该粒子的荷质比为
D．若甲、乙两个粒子的电荷量相等，打在胶片上离小孔的距离是2：3，则甲、乙粒子的质量比为2：3

参考答案：D

本题解析：B1区域为速度选择器，只要满足vqB1=Eq，即速度符合v=的粒子都可以沿中线水平通过B1区域进入到B2磁场区域，与电荷量以及带点性质无关，A、B错误；如果粒子打在胶片上离小孔的距离是d，则d/2=me/B1B2q，q/m=2E/B1B2d，C错误；如果甲、乙两个粒子的电荷量相等，打在胶片上离小孔的距离是2:3，则甲、乙粒子的质量比为2:3，D正确。
考点：考查了带电粒子在电磁场中的运动

本题难度：一般

4、计算题如图所示，两个同心圆是磁场的理想边界，内圆半径为R，外圆半径为磁场方向垂直于纸面向里，内外圆之间环形区域磁感应强度为B，内圆的磁感应强度为。t=0时一个质量为m，带-q电量的离子（不计重力），从内圆上的A点沿半径方向飞进环形磁场，刚好没有飞出磁场。求：
(1)离子速度大小；
(2)离子自A点射出后在两个磁场不断地飞进飞出，从t=0开始经多长时间第一次回到A点；
(3)从t=0开始到离子第二次回到A点，离子在内圆磁场中运动的时间共为多少；
(4)画出从t=0到第二次回到A点离子运动的轨迹。（小圆上的黑点为圆周的等分点，供画图时参考）

参考答案：解：(1)依题意，外磁场中轨迹与外圆相切，如图
由牛顿第二定律
由图中几何关系得
解得
由以上各式得
(2)离子从A出发经C、D第一次回到A的轨迹如图
在内圆的磁场区域
得
在内圆转动的周期
由几何关系可知，在内圆转动的时间为
在外磁场区域的周期
由几何关系可知，在外磁场偏转一次的偏角为，则离子经历A→C→D→A的时间
解得
(3)从t=0开始到离子第二次回到A点，离子在内圆磁场中共运动6次，时间为
得
(4)轨迹如图