高考物理知识点总结《粒子在有界磁场中运动》高频试题巩固(2017年最新版)(三)

时间:2017-07-17 07:05:04

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1、简答题  如图所示是一种简化磁约束示意图,可以将高能粒子约束起来.有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R1,外半径R2,被约束的粒子带正电,比荷

q
m
=4.0×107C/kg,不计粒子重力和粒子间相互作用.(请在答卷中简要作出粒子运动轨迹图)
(1)若内半径R1=1m,外半径R2=3m,要使从中间区域沿任何方向,速率v=4×
107m/s的粒子射入磁场时都不能越出磁场的外边界,则磁场的磁感应强度B至少为多大?
(2)若内半径R1=
3
m,外半径R2=3m,磁感应强度B=0.5T,带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场,则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率vm是多少?
(3)若带电粒子以(2)问中最大速率vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场,请在图中画出其运动轨迹,并求出粒子从出发到第二次回到出发点所用的时间(结果可用分数表示或保留二位有效数字).



2、计算题  (12 分)如图所示,在平面直角坐标系xOy 内,第Ⅰ象限的等腰直角三角形 MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场.一质量为 m、电荷量为q的带正电粒子从电场中Q(-2h,-h)点以速度v0水平向右射出,经坐标原点O处射入第Ⅰ象限,最后以垂直于PN的方向射出磁场. 已知MN平行于x轴,N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:

(1)电场强度E的大小;
(2)带电粒子从O点射出电场时与水平方向夹角α的正切值tan α;
(3)磁感应强度B的大小.



3、选择题  质子(H)和粒子(He)在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动,由此可知,质子的动能E1和粒子的动能E2之比E1:E2等于                 (    )
A.4:1
B.1:1
C.1:2
D.2:1



4、计算题  某平面上有一半径为R的圆形区域,区域内、外均有垂直于该平面的匀强磁场,圆外磁场范围足够大,已知两部分磁场方向相反,方向如图所示,磁感应强度都为B,现在圆形区域的边界上的A点有一个电量为q,质量为m的带正离子沿半径方向射入圆内磁场。求:
(1)若离子的速度大小为v1,求该离子在磁场中的轨道半径r;
(2)若离子与圆心O的连线旋转一周时,离子也恰好回到A点,试求该离子的运动速度v;
(3)在离子恰能回到A点的情况下,该离子回到A点所需的最短时间t。




5、选择题  三个速度大小不同的同种带电粒子(重力不计),沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°,则它们在磁场中运动的时间之比为:(?)

A.1:1:1
B.1:2:3
C.3:2:1
D.1:




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