时间:2017-08-08 07:49:52
1、计算题 （19）许多仪器中可利用磁场控制带电粒子的运动轨迹．在如图所示的真空环境中，有一半径r＝0.05m的圆形区域内存在磁感应强度B＝0.2T的匀强磁场，其右侧相距d＝0.05m处有一足够大的竖直屏．从S处不断有比荷
＝1×108C/kg的带正电粒子以速度v＝2×106m/s沿SQ方向射出，经过磁场区域后打在屏上．不计粒子重力．求：
?
(1)粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径；
(2)绕通过P点(P点为SQ与磁场边界圆的交点)垂直纸面的轴，将该圆形磁场区域逆时针缓慢移动90°的过程中，粒子在屏上能打到的范围．
参考答案：(1)0.1m (2)Q点以上0.16m的范围内
本题解析：(1)qvB＝
解得R＝0.1m
(2)粒子在磁场中通过的位移刚好等于磁场区域直径时，其速度方向偏转的角度最大，能打到屏上的点最高，由于R＝2r，如图ΔOPL为等边三角形，可判断出粒子在磁场中的运动轨迹所对圆心角为60°(图上标出圆心角为60°同样给分)
设从L点射出磁场的粒子能打在屏上的N点，LN的反向延长线交PQ于M点，由对称性可知：
PM＝Rtan30°
MQ＝PQ－PM
NQ＝MQtan60°
联立上式可得：NQ＝(3
－2)r≈0.16m
当磁场区域转动90°时，粒子刚好没有进入磁场，沿直线运动打在屏上Q点，所以粒子能打在屏上Q点以上0.16m范围内．
本题难度：一般
2、计算题 如图所示，在x＜0与x ＞0的区域中，存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面向里，且B1＞B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度V沿x轴负方向射出，要使该粒子经过一段时间后又经过O点，B1与B2的比值应满足什么条件？
?
?
?
?
参考答案：
?
＝1，2，
本题解析：粒子在整个过程中的速度大小恒为
，交替地在
平面内
与
磁场区域中做匀速圆周运动，轨道都是半个圆周.设粒子的质量和电荷量的大小分别为
和
，圆周运动的半径分别为
和
，有
得分得分
?①?
?②
现分析粒子运动的轨迹.如图所示，在平面内，粒子先沿半径为的半圆
运动至
轴上离
点距离为
的
点，接着沿半径为的半圆
运动至
点，
的距离
?③
此后，粒子每经历一次“回旋”（即从轴出发沿半径为的半圆和半径为的半圆回到原点下方的轴），粒子的坐标就减小
.设粒子经过次回旋后与轴交于
点，若
即
满足
?④则粒子再经过半圆
就能经过原点，式中＝1，2，3，……为回旋次数.由③④式解得
?＝1，2，3，……?⑤
联立①②⑤式可得、应满足的条件：?＝1，2，
本题难度：简单
3、计算题 （10分）如图所示，虚线所围圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B．一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动的方向与原入射方向成
角．设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间的相互作用力及所受的重力．求：
（1）电子在磁场中运动的时间t
（2）圆形磁场区域的半径r．
参考答案：（1）
（2）
本题解析：1）
解得：
（2）?
由几何关系得：
解得：
点评：需要注意的是粒子在磁场中的运动和速度无关，只和轨迹所对的圆心角有关
本题难度：一般
4、选择题 如图所示，在区域I和区域II内分别存在与纸面垂直的匀强磁场，一带电粒子沿着弧线apb由区域I运动到区域II。已知圆弧ap与圆弧pb的弧长之比为2∶1，下列说法正确的是：
A．粒子在区域I和区域II中的速率之比为1∶1
B．粒子通过圆弧ap、pb的时间之比为2∶1
C．圆弧ap与圆弧pb对应的圆心角之比为2∶1
D．区域I和区域II的磁感应强度方向相反
参考答案：ABD
本题解析：带电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力作用，洛伦兹力不做功，速度大小不变，答案A对。线速度大小不变，那么时间就等于弧长和线速度的比值，所以粒子通过圆弧ap、pb的时间之比与弧长比相等为2:1答案B对。圆心角为弧长与半径比，因为不知道半径关系所以无法找到对应的圆心角之比，答案C错。根据曲线运动合力指向曲线内侧判断两个区域洛伦兹力方向相反，所以磁场方向相反。答案D对。
本题难度：一般
5、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