高中物理知识点复习《粒子在有界磁场中运动》高频考点预测(2017年最新版)(二)

时间:2017-09-26 11:21:38

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1、选择题  一个重力不计的带电粒子垂直进入匀强磁场,在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动.则下列能表示运动周期 T 与半径R之间的图像是(?)


参考答案:D


本题解析:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据,联立可求粒子做圆周运动的周期为,周期与轨道半径r无关,所以A、B、C错误;D正确。


本题难度:简单



2、选择题  如图,在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B.现有一质量为m、电量为q的带电粒子,在x轴上到原点的距离为x0的P点,以平行于y轴的初速度射入此磁场,在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场.不计重力的影响.由这些条件可知(  )
A.能确定粒子通过y轴时的位置
B.能确定粒子速度的大小
C.能确定粒子在磁场中运动所经历的时间
D.以上三个判断都不对



参考答案:
由题意可知,带电粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,可知离开磁场通过y轴时的位置的位置为y=x0;
并得到运动的半径为R=x0,由半径公式R=mv0qB 可求出粒子的速度为v0=qBx0m;
带电粒子是垂直于y轴离开磁场的,顾可知带电粒子在磁场中运动了14圆周,即时间是14T,又因T=2πmqB,粒子的运动时间为t=πm2qB.故ABC正确.
故选:ABC


本题解析:


本题难度:一般



3、选择题  如图所示,水平放置的平板MN的上方是足够宽的匀强磁场区域,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m、带电量为+q的粒子,以相同的速率v,沿位于纸面内的各个不同方向,由小孔射入磁场区域.不计重力,不计粒子间的相互影响.则带电粒子可能经过的区域的面积是(  )
A.

3
2
π(
mv
qB
)2
B.
1
2
π(
mv
qB
)2
C.π(
mv
qB
)2
D.2π(
mv
qB
)2
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参考答案:
由题意可知粒子在磁场中的运动半径R=mvqB,所有粒子在磁场中半径相同,

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由图可知,
由O点射入水平向右的粒子恰好应为最右端边界;随着粒子的速度方向偏转,粒子转动的轨迹圆可认为是以O点为圆心以2R为半径转动.
如图所示,

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由几何图形可知,带电粒子可能经过的区域的面积为:
S=12πR2+14π(2R)2=32π(mvqB)2
所以选项A正确,选项BCD错误.
故选A.


本题解析:


本题难度:简单



4、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)设磁场区域的圆心坐标为(x,y)
其中 ⑤,
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,
由①⑧⑨⑩联立得

故坐标为(0,


本题解析:


本题难度:困难



5、选择题  如图所示,正方形区域abcd中充满匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.一个不计重力的正粒子从ad边的中点沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向,以一定速度射入磁场,正好从ab边中点e射出磁场.若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍,其他条件不变,则下列说法正确的是(  )
A.这个正粒子射出磁场的位置正好在a点
B.这个正粒子射出磁场的位置在a、e之间某点
C.这个正粒子射出磁场的时间不变
D.这个正粒子射出磁场的时间是以前的

1
2

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参考答案:A 第一次的圆心在a点,半径为正方形边长的二分之一,B变大为半径为原来半径的二分之一,为正方形边长的四分之一,则正好过a点.故A正确?
? ? B 因过a点.故B错误
? ?C B增加为原来的2倍后,周期成了原来的二分之一,而转过的角度成了原来的二倍,故总时间不变.故C正确
? ?D 因时间不变故.D错误
故选AC


本题解析:


本题难度:一般




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