高考物理知识大全《粒子在有界磁场中运动》高频试题强化练习（2020年最新版） - 高考物理题库

高考物理知识大全《粒子在有界磁场中运动》高频试题强化练习（2020年最新版）(十)

2020-08-09 23:15:13 【大中小】

1、计算题如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B=0.10 T，磁场区域半径，左侧区域圆心为O1，磁场向里，右侧区域圆心为O2，磁场向外。两区域切点为C，今有质量m=3.2×10-26 kg，带电荷量q=1.6×10-19 C的某种粒子，从左侧区域边缘的A点以速度v=106m/s正对O1的方向垂直于磁场射入，它将穿越C点后再从右侧区域穿出。求：
（1）该粒子通过两磁场区域所用的时间；
（2）粒子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？（侧移距离指垂直于初速度方向上移动的距离）

参考答案：解：（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的。如图所示，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T

由牛顿第二定律 ①
又 ②
联立①②得 ③ ④
将已知量代入③得R=2 m ⑤
由轨迹图知则
则全段轨迹运动时间： ⑥
联立④⑥并代入已知量得：
（2）在图中过O2向AO1的延长线作垂线，根据轨迹对称关系，侧移总距离d=2rsin2θ=2 m

本题解析：

本题难度：困难

2、填空题如图所示，电子射线管（A为其阴极），放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的阴极（A）接直流高压电源的______极．（正、负）?此时，荧光屏上的电子束运动径迹将______偏转．（填“向上”、“向下”或“不”）．

参考答案：
因为A是阴极，所以射线管的阴极（A）接直流高压电源的负极．
因为A是阴极，B是阳极，所以电子在阴极管中的运动方向是A到B，产生的电流方向是B到A（注意是电子带负电），根据左手定则，四指指向A，手掌对向N极（就是这个角度看过去背向纸面向外），此时大拇指指向下面，所以轨迹向下偏转．
故答案为：负，向下．

本题解析：

本题难度：一般

3、选择题如图所示，一矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场（ab、dc边足够长），现从矩形区域ad边的中点O处，垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电荷量为q，ad边长为l，重力影响不计，要使粒子从ab边上射出磁场，则（　　）
A．只要粒子的速度小于

Bql
3m

就能从ab边上射出磁场
B．只要粒子的速度大于

Bql
3m

就能从ab边上射出磁场
C．只要粒子的速度小于

Bql
m

就能从ab边上射出磁场
D．速度在

Bql
3m

～

Bql
m

范围内的粒子能从ab边上射出磁场

参考答案：（1）粒子带正电，粒子运动的轨迹如图所示，当粒子的速度不大于与R1相对应的速度v1时，粒子将恰好不从dc边射出．
由几何关系可得：R1=L…①
由洛仑兹力和向心力公式可得：qv1B=mv21R1… ②
当粒子的速度小于与R2相对应的速度v2时，粒子将从ad边射出．
由几何关系可得：R2+R2sin30°=12L…③
由③式解得：R2=13L…④
由洛仑兹力和向心力公式可得：qv2B=mv22R2…⑤
将①④式分别代入②⑤式可解得：v1=qBLm；v2=qBL3m…⑥
所以v0的取值范围是：qBL3m＜v＜qBLm…⑦
故选：D

本题解析：

本题难度：一般

4、计算题如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E=1．0×102V／m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h=0．80m的C处有一粒子源，可在纸面内向水平线以下的各个方向均匀放出带电粒子，带电粒子的初速度，质量为，电荷量为，粒子最终落在金属板上。若不计粒子重力，求：
（1）粒子源所在处C点的电势；
（2）带电粒子打在金属板上时的动能；
（3）若只将电场换为匀强磁场，磁场分布在半径为力，圆心在C点的圆形区域内，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0．5T，从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围。（结果保留两位有效数字，）

参考答案：（1）
（2）
（3）

本题解析：（1）依据题意，设C点的电势为
? 2分
（2）根据动能定理，设打到金属板时的动能为EK

? 2分
得? 1分
（3）如图建立平面坐标系，
在区域内从粒子源沿水平方向飞
出的带电粒子打在金属板上的距离最远。
粒子磁场中做匀速圆周运动从M点飞出，
圆周半径为：

? 1分
可知：飞出磁场时的速度方向与水平向成
60°角，为等边三角形，飞出磁
场后做匀速直线运动打在金属板上由几何
关系可知：
? 2分
区域内从磁场飞出的带电粒了可以打在金属板的无穷远处。 2分
所以打在金属板上范围为? 1分