(廣東專用)2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)第10章磁場微專題53帶電粒子在直線邊界磁場中的運動粵教版.

1、精選文檔53 帶電粒子在直線邊界磁場中的運動方法點撥(1)一般步驟：畫軌跡，定圓心，求半徑或圓心角；(2)注意“運動語言”與“幾何語言”間的翻譯，如：速度對應(yīng)圓周半徑；時間對應(yīng)圓心角、弧長或弦長等；(3)掌握一些圓的幾何知識，如：偏轉(zhuǎn)角等于圓心角；同一直線邊界，出射角等于入射角等1(帶電粒子在單邊界磁場中的運動)(多選)A、B兩個離子同時從勻強(qiáng)磁場的直邊界上的P、Q點分別以60和30(與邊界的夾角)射入磁場，又同時分別從Q、P點穿出，如圖1所示設(shè)邊界上方的磁場范圍足夠大，下列說法中正確的是()圖1AA為正離子，B為負(fù)離子BA、B兩離子運動半徑之比為1CA、B兩離子速率之比為1DA、B兩離子的比

2、荷之比為212(帶電粒子在單邊界磁場中的運動)(多選)如圖2所示，在一單邊有界磁場的邊界上有一粒子源O，沿垂直磁場方向，以相同速率向磁場中發(fā)出了兩種粒子，a為質(zhì)子(H)，b為粒子(He)，b的速度方向垂直于磁場邊界，a的速度方向與b的速度方向之間的夾角為30，兩種粒子最后都打到了位于磁場邊界位置的光屏OP上，則()圖2Aa、b兩粒子轉(zhuǎn)動周期之比為23Ba、b兩粒子在磁場中運動時間之比為23Ca、b兩粒子在磁場中運動的軌道半徑之比為12Da、b兩粒子打到光屏上的位置到O點的距離之比為123(帶電粒子在三角形邊界磁場中的運動)(多選)如圖3所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可

3、取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值靜止的帶電粒子帶電荷量為q，質(zhì)量為m(不計重力)，從點P經(jīng)電場加速后，從小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為30，孔Q到板的下端C的距離為L，當(dāng)M、N兩板間電壓取最大值時，粒子恰好垂直打在CD板上，則下列說法正確的是()圖3A兩板間電壓的最大值UmBCD板上可能被粒子打中區(qū)域的長度xLC粒子在磁場中運動的最長時間tmD能打到N板上的粒子的最大動能為4(帶電粒子在矩形邊界磁場中的運動)如圖4所示，在邊長ab1.5L，bcL的矩形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在a

4、d邊中點O處有一粒子源，可以垂直磁場向區(qū)域內(nèi)各個方向發(fā)射速度大小相等的同種帶電粒子若沿Od的方向射入的粒子從磁場邊界cd離開磁場，該粒子在磁場中運動的時間為t0，圓周運動半徑為L，不計粒子的重力和粒子間的相互作用下列說法正確的是()圖4A粒子帶負(fù)電B粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為4t0C粒子的比荷為D粒子在磁場中運動的最長時間為2t05.圖5中虛線PQ上方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外O是PQ上一點，在紙面內(nèi)從O點向磁場區(qū)域的任意方向連續(xù)發(fā)射速率為v0的粒子，粒子電荷量為q、質(zhì)量為m.現(xiàn)有兩個粒子先后射入磁場中并恰好在M點相遇，MO與PQ間夾角為60，不計粒子重力及

5、粒子間的相互作用，則下列說法正確的是()圖5A兩個粒子從O點射入磁場的時間間隔可能為B兩個粒子射入磁場的方向分別與PQ成30和60角C在磁場中運動的粒子離邊界的最大距離為D垂直PQ射入磁場中的粒子在磁場中的運行時間最長6如圖6所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，邊界OA上有一粒子源S.某一時刻，從S平行于紙面向各個方向以某一速率發(fā)射出大量比荷為的同種正電粒子，經(jīng)過一段時間有大量粒子從邊界OC射出磁場已知磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，AOC60，O、S兩點間的距離為L，從OC邊界射出的粒子在磁場中運動的最短時間t，忽略重力的影響和粒子間的相互作用，則粒子的速率為()圖6A.B.C.

6、D.7.如圖7所示，邊長為l的正六邊形abcdef中，存在垂直該平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.a點處的粒子源發(fā)出大量質(zhì)量為m、電荷量為q的同種粒子，粒子的速度大小不同，方向始終垂直ab邊且與磁場垂直不計粒子的重力，當(dāng)粒子的速度為v時，粒子恰好經(jīng)過b點下列說法正確的是()圖7A速度小于v的粒子在磁場中運動時間為B經(jīng)過c點的粒子在磁場中做圓周運動的半徑為lC經(jīng)過d點的粒子在磁場中運動的時間為D速度大于4v的粒子一定打在cd邊上8提純氘核技術(shù)對于核能利用具有重大價值，如圖8是從質(zhì)子、氘核混合物中將質(zhì)子和氘核分離的原理圖，x軸上方有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，初速度為0的質(zhì)子、氘核混合物經(jīng)電壓

7、為U的電場加速后，從x軸上的A(L,0)點沿與x成30的方向進(jìn)入第二象限(速度方向與磁場方向垂直)，質(zhì)子剛好從坐標(biāo)原點離開磁場已知質(zhì)子、氘核的電荷量均為q，質(zhì)量分別為m、2m，忽略質(zhì)子、氘核的重力及其相互作用圖8(1)求質(zhì)子進(jìn)入磁場時速度的大?。?2)求質(zhì)子與氘核在磁場中運動的時間之比；(3)若在x軸上接收氘核，求接收器所在位置的橫坐標(biāo)答案精析1BDA向右偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則知，A為負(fù)離子，B向左偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則知，B為正離子，A項錯誤；離子在磁場中做圓周運動，設(shè)PQ的距離為l，由幾何關(guān)系可得r，sin 60sin 301，則A、B兩離子的半徑之比為1，B項正確；離子的速率v，時間相同，半徑之

8、比為1，圓心角之比為21，則速率之比為2，C項錯誤；根據(jù)r知，因為速度大小之比為2，半徑之比為1，則比荷之比為21，D項正確2BC由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動的周期公式T可知，a、b兩粒子轉(zhuǎn)動周期之比TaTb12，選項A錯誤；a粒子在勻強(qiáng)磁場中運動軌跡對應(yīng)的圓心角為240，運動時間為，b粒子在勻強(qiáng)磁場中運動軌跡對應(yīng)的圓心角為180，運動時間為，a、b兩粒子在勻強(qiáng)磁場中運動的時間之比為tatb23，選項B正確；由qvBm，解得r，由此可知a、b兩粒子在勻強(qiáng)磁場中運動的軌道半徑之比為rarb12，選項C正確；a粒子打到光屏上的位置到O點的距離為2racos 30ra，b粒子打到光屏上的位置

9、到O點的距離為2rb，a、b兩粒子打到光屏上的位置到O點的距離之比為ra2rb4，選項D錯誤3ACDM、N兩板間電壓取最大值時，粒子恰好垂直打在CD板上，所以圓心在C點，CHQCL，故半徑R1L，又因為qv1Bm，qUmmv，Um，A項正確；設(shè)軌跡與CD板相切于K點，半徑為R2，在AKC中 ，sin 30，所以R2，因為KC長等于L，所以CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長度x為HK：xR1KC(1)L，B項錯誤；打在QC間的粒子在磁場中運動的時間最長，均為半個周期，因為T，所以tmT，C項正確；軌跡與CD板相切的粒子是能打到N板上的粒子中動能最大的，由前面分析可知R2，由R2可得v，所以其動能為

10、mv2，D項正確4D由題設(shè)條件作出以O(shè)1為圓心的軌跡圓弧，如圖所示，由左手定則可知該粒子帶正電，選項A錯誤；由圖中幾何關(guān)系可得sin ，解得，可得T6t0，選項B錯誤；根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓第二定律可得T，解得，選項C錯誤；根據(jù)周期公式，粒子在磁場中運動時間t，在同一圓中，半徑一定時，弦越長，其對應(yīng)的圓心角越大，則粒子在磁場中運動時間最長時的軌跡是以O(shè)2為圓心的圓弧，如圖所示，由圖中幾何關(guān)系，解得t2t0，選項D正確5A以粒子帶正電為例來分析，先后由O點射入磁場，并在M點相遇的兩個粒子軌跡恰好組成一個完整的圓，從O點沿OP方向入射并通過M點的粒子軌跡所對圓心角為240，根據(jù)帶電粒子在磁場中運動

11、的周期公式可知，該粒子在磁場中的運動時間t1，則另一個粒子軌跡所對圓心角為120，該粒子在磁場中的運動時間t2，可知，兩粒子在磁場中的運動時間差可能為t，A項正確；射入磁場方向分別與PQ成30和60角的兩粒子軌跡所對圓心角之和不是360，不可能在M點相遇，B項錯；在磁場中運動的粒子離邊界的最大距離為軌跡圓周的直徑d，C項錯；沿OP方向入射的粒子在磁場中運動的軌跡所對圓心角最大，運動時間也最長，D項錯6A由于粒子速率一定，帶電粒子在磁場中運動時間最短時，軌跡所對應(yīng)弦長最短，即弦長dLsin 60L，由最短時間t知粒子運動軌跡所對應(yīng)圓心角為120，由幾何關(guān)系知Rsin 60d，由洛倫茲力提供向心力，得qvBm，解得v，選項A正確7B根據(jù)題述“當(dāng)粒子的速度為v時，粒子恰好經(jīng)過b點”，說明粒子在磁場中運動的軌道半徑為，運動時間為半個周期，即t，速度小于v的粒子在磁場中的運動軌跡仍為半個圓周，其運動時間仍為半個周期，即t，選項A錯誤；畫出帶電粒子經(jīng)過c點的運動軌跡(圖略)，可知經(jīng)過c點的粒子在磁場中做圓周運動的半徑為正六邊形的邊長l，選項B正確；畫出帶電粒子經(jīng)過d點的運動軌跡(圖略)，可知軌跡所對的圓心角為60，經(jīng)過d點的粒子在磁場中運動的時間為t，選項C錯誤；速度大于4v的粒子，由r可知，在磁場中運動的軌道半徑大于2l，一定不會打在cd邊上，選項D錯誤8(1) (2)12