新高考物理一輪復習跟蹤訓練第51講 帶電粒子在有界勻強磁場中的運動（原卷版）

帶電粒子在有界勻強磁場中的運動（模擬精練+真題演練）1．（2023·安徽·模擬預測）如圖，一個邊長為l的正方形SKIPIF1<0區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為SKIPIF1<0的粒子以某一速度從M點垂直于磁場射入，粒子恰好從SKIPIF1<0的中點射出磁場。已知粒子射入磁場時的速度方向與SKIPIF1<0的夾角為SKIPIF1<0，不計粒子重力，粒子射入磁場的速度大小為（）

A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<02．（2023·山西陽泉·統(tǒng)考三模）如圖所示，半徑為SKIPIF1<0的圓形區(qū)域有方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為SKIPIF1<0，今有一質(zhì)量為SKIPIF1<0（不計重力），帶電量為SKIPIF1<0的離子以某一速度沿平行于直徑SKIPIF1<0的方向射入磁場區(qū)域，射入點SKIPIF1<0與SKIPIF1<0間距離為SKIPIF1<0，（

）

A．若該離子在磁場中的運動半徑為SKIPIF1<0，則該離子一定能夠通過磁場圓的圓心B．若該離子在磁場中的運動半徑為SKIPIF1<0，則該離子在磁場中入射點與出射點相距小于SKIPIF1<0C．若該離子能夠通過磁場圓的圓心，則該離子在磁場中的運動時間為SKIPIF1<0D．若該離子在磁場中入射點與出射點相距最遠，則該離子在磁場中的運動時間為SKIPIF1<03．（2023·江蘇鹽城·統(tǒng)考三模）如圖所示，紙面內(nèi)有寬為L、水平向右飛行的帶電粒子流，粒子的質(zhì)量為SKIPIF1<0、電荷量為SKIPIF1<0、速率為SKIPIF1<0，不考慮粒子的重力及相互作用。要使粒子都會聚到一點，可以在粒子流的右側(cè)虛線框內(nèi)設(shè)計一勻強磁場區(qū)域，設(shè)SKIPIF1<0。選項A、B、C中的曲線均為半徑是L的四分之一圓弧，其中A、B的磁感應強度SKIPIF1<0，C的磁感應強度SKIPIF1<0：選項D中曲線是直徑為L的圓，磁感應強度SKIPIF1<0。則磁場區(qū)域的形狀及對應的磁感應強度可能是（）

A．

B．

C．

D．

4．（2023·四川成都·石室中學校考三模）一勻強磁場的磁感應強度大小為SKIPIF1<0，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，一束SKIPIF1<0粒子在紙面內(nèi)從a點垂直于SKIPIF1<0射入磁場，這些粒子具有各種速率。不計粒子之間的相互作用。已知粒子的質(zhì)量為SKIPIF1<0、電荷量為SKIPIF1<0。則粒子在磁場中運動時間最長的粒子，其運動速率為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<05．（2023·甘肅蘭州·統(tǒng)考一模）如圖所示，直角三角形SKIPIF1<0區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強磁場，SKIPIF1<0∠B=900，SKIPIF1<0。某種帶電粒子（重力不計）以不同速率從SKIPIF1<0邊上D點垂直SKIPIF1<0邊射入磁場，速率為SKIPIF1<0時粒子垂直SKIPIF1<0邊射出磁場，速率為SKIPIF1<0時粒子從SKIPIF1<0邊射出磁場，且運動軌跡恰好與SKIPIF1<0邊相切，粒子在磁場中運動軌跡半徑為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，運動時間為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。下列說法正確的是（）A．粒子帶正電 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<06．（2023·湖北荊門·荊門市龍泉中學?？既＃┤鐖D所示，邊長為SKIPIF1<0正方形區(qū)域SKIPIF1<0內(nèi)無磁場，正方形中線SKIPIF1<0將區(qū)域外左右兩側(cè)分成兩個磁感應強度均為SKIPIF1<0的勻強磁場區(qū)域，SKIPIF1<0右側(cè)磁場方向垂直于紙面向外，SKIPIF1<0左側(cè)磁場方向垂直于紙面向里。現(xiàn)將一質(zhì)量為SKIPIF1<0，電荷量為SKIPIF1<0的正粒子從SKIPIF1<0中點以某一速率垂直于SKIPIF1<0射入磁場，不計粒子的重力，則關(guān)于粒子的運動，下列說法正確的是（）A．若粒子能垂直于SKIPIF1<0射入正方形區(qū)域內(nèi)，則粒子的最大速度為SKIPIF1<0B．若粒子能垂直于SKIPIF1<0射入正方形區(qū)域內(nèi)，則粒子的速度可能為SKIPIF1<0C．若粒子能垂直于SKIPIF1<0射入正方形區(qū)域內(nèi)，則粒子的速度可能為SKIPIF1<0D．若粒子能垂直于SKIPIF1<0射入正方形區(qū)域內(nèi)，則粒子的速度可能為SKIPIF1<07．（2023·江西九江·統(tǒng)考三模）如圖所示，S為一離子源，SKIPIF1<0為足夠長的熒光屏，S到SKIPIF1<0的距離為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0左側(cè)區(qū)域有足夠大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里。某時刻離子源S一次性沿平行紙面各個方向均勻地噴發(fā)大量的質(zhì)量為m、電荷量為q、速率為SKIPIF1<0的正離子（此后不再噴發(fā)），不計離子重力，不考慮離子之間的相互作用力。則（）

A．打中熒光屏的最短時間為SKIPIF1<0 B．打中熒光屏的最長時間為SKIPIF1<0C．打中熒光屏的寬度為SKIPIF1<0 D．打到熒光屏的離子數(shù)與發(fā)射的離子數(shù)比值為SKIPIF1<08．（2023·甘肅張掖·高臺縣第一中學?？寄M預測）如圖所示為寬度為L、磁感應強度大小為B的有界勻強磁場，磁場的方向垂直于紙面向外，長度足夠長。在下邊界O處有一個粒子源，沿與邊界成60°角方向連續(xù)發(fā)射大量的速度大小不相同的同種帶正電粒子，速度方向均在紙面內(nèi)。已知以最大速度v射入的粒子，從磁場上邊界飛出經(jīng)歷的時間為其做圓周運動周期的SKIPIF1<0。不計粒子的重力及粒子間的相互作用，則下列判斷正確的是（）A．粒子的比荷為SKIPIF1<0B．粒子在磁場中運動的周期為SKIPIF1<0C．在下邊界有粒子飛出的長度為SKIPIF1<0LD．從上邊界飛出的粒子速度大小范圍為SKIPIF1<09．（2019秋·河北·高二張家口市宣化第一中學?？茧A段練習）如圖，L1和L2為兩平行的虛線，L1上方和L2下方都是垂直紙面向里的磁感強度相同的勻強磁場，A、B兩點都在L2上．帶電粒子從A點以初速v與L2成α角斜向上射出，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后正好過B點，經(jīng)過B點時速度方向也斜向上．不計重力，下列說法中正確的是（）A．此粒子一定帶正電荷B．帶電粒子經(jīng)過B點時速度一定跟在A點時速度相同C．若SKIPIF1<0角時,帶電粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后正好過B點,則SKIPIF1<0角時,帶電粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后也一定經(jīng)過同一個B點D．若SKIPIF1<0角時,帶電粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后正好過B點,則SKIPIF1<0角時,帶電粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后也一定經(jīng)過同一個B點10．（2021·河南鄭州·鄭州外國語學校?？寄M預測）如圖所示，矩形ABCD區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁場的磁感應強度大小為B，AB邊長為d，BC邊長為2d，O是BC邊的中點，E是AD邊的中點，在O點有一粒子源，可以在紙面內(nèi)向磁場內(nèi)各個方向射出質(zhì)量均為m、電荷量均為q、有同種電性的帶電粒子，粒子射出的速度大小相同，速度與OB邊的夾角為600的粒子恰好從E點射出磁場，不計粒子的重力，則（）

A．粒于帶正電B．粒子運動的速度大小為SKIPIF1<0C．粒子在磁場中運動的最長時間為SKIPIF1<0D．磁場區(qū)域中有粒子通過的面積為SKIPIF1<011．（2023·新疆·統(tǒng)考三模）如圖所示，邊長為L的正方形SKIPIF1<0內(nèi)表面涂有熒光材料，粒子打在表面會被吸收并發(fā)出熒光。正方形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直該平面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場，粒子源從正方形SKIPIF1<0邊的中點P沿垂直磁場方向持續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的某種粒子，發(fā)射速度方向斜向上，速度大小與發(fā)射角的關(guān)系為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0為發(fā)射速度方向與水平方向的夾角，SKIPIF1<0，其中SKIPIF1<0的粒子恰好從SKIPIF1<0邊中點射出。不計粒子間的相互作用力和粒子的重力，下列說法正確的是（）

A．粒子從P點運動至與SKIPIF1<0邊相切所需的時間為SKIPIF1<0B．粒子在SKIPIF1<0邊發(fā)出熒光的總長度為LC．打在B點的粒子軌道半徑為SKIPIF1<0D．粒子在磁場中運動的最長時間為SKIPIF1<012．（2023·湖南·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示，在圓心為O、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)（不含邊界）有磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，MN為直徑。大量帶正電荷的同種粒子以不同的速率從O點在紙面內(nèi)沿與ON成SKIPIF1<0角的方向射入磁場。粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計粒子受到的重力以及粒子間的相互作用。下列說法正確的是（

）

A．粒子在磁場中運動的最長時間為SKIPIF1<0B．若粒子恰好從圓弧邊界離開磁場，則粒子的速度大小為SKIPIF1<0C．若粒子恰好從O點正上方的P點離開磁場，則粒子的速度大小為SKIPIF1<0D．選擇合適的速度，粒子可能從M點離開磁場13．（2022·陜西寶雞·寶雞中學?？寄M預測）如圖所示，在紙面內(nèi)半徑為R的圓形區(qū)域中充滿了垂直于紙面向里的勻強磁場。a、b、c三個帶電粒子以相同的動能從M點沿著直徑MON方向垂直射入磁場，運動軌跡如圖所示，并從P、Q兩點離開。已知P、Q、O（圓心）三點共線，直徑MON、POQ夾角為SKIPIF1<0（如圖），SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0分別為a、b、c三個粒子在磁場中運動的時間。不計粒子的重力，下列說法正確的（）

A．a(chǎn)一定帶負電，b可能帶正電B．a(chǎn)、b從P點射出，c從Q點射出C．SKIPIF1<0D．SKIPIF1<014．（2023·全國·模擬預測）如圖所示，在直角坐標系xOy的第一象限內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，在y軸上S處有一粒子源，它可向右側(cè)紙面內(nèi)各個方向射出速率相等的質(zhì)量均為m、電荷量均為SKIPIF1<0的同種帶電粒子，所有粒子射出磁場時離S最遠的位置是x軸上的P點。已知SKIPIF1<0，粒子帶負電，粒子所受重力及粒子間的相互作用均不計，則（）A．粒子的速度大小為SKIPIF1<0B．從x軸上射出磁場的粒子在磁場中運動的最長時間與最短時間之比為SKIPIF1<0C．沿平行x軸正方向射入的粒子離開磁場時的位置到O點的距離為SKIPIF1<0D．從O點射出的粒子在磁場中的運動時間為SKIPIF1<015．（2023·四川南充·閬中中學校考二模）如圖，坐標原點O有一粒子源，能向坐標平面一、二象限內(nèi)發(fā)射大量質(zhì)量為m，電荷量為q的正粒子（不計重力），所有粒子速度大小相等。圓心在（0，R）半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于坐標平面向外的勻強磁場，磁感應強度為B，磁場右側(cè)有一長度為R且平行于y軸的熒光屏，其中心O1位于（2R，R）。已知初速度沿y軸正向的粒子經(jīng)過磁場后，恰能垂直射在光屏上，則下列說法正確的是（）A．所有粒子的初速度大小為SKIPIF1<0B．從O點發(fā)射的所有粒子都能垂直射在光屏上C．能射在光屏上的粒子，在磁場中運動時間最長為SKIPIF1<0D．能射在光屏上的粒子初速度方向與x軸夾角滿足SKIPIF1<016．（2023·內(nèi)蒙古赤峰·統(tǒng)考模擬預測）如圖所示，磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直紙面向里，圖中虛線為磁場的部分邊界，其中SKIPIF1<0段是半徑為R的四分之一圓弧，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的延長線通過圓弧的圓心，SKIPIF1<0長為R．一束質(zhì)量為m、電荷量大小為q的粒子流，在紙面內(nèi)以不同的速率從O點垂直SKIPIF1<0射入磁場，已知所有粒子均從圓弧邊界射出，其中M、N是圓弧邊界上的兩點。不計粒子的重力及它們之間的相互作用。則下列說法中正確的是（）A．粒子帶負電B．從M點射出粒子的速率一定小于從N點射出粒子的速率C．從M點射出粒子在磁場中運動時間一定小于從N點射出粒子所用時間D．在磁場中運動時間最短的粒子用時為SKIPIF1<017．（2023·安徽宿州·統(tǒng)考一模）如圖所示，邊長為SKIPIF1<0的正三角形SKIPIF1<0區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，質(zhì)量為SKIPIF1<0、電荷量為SKIPIF1