2010高考物理精品讲练系列学案带电粒子在磁场中运动问题特例 doc--高中物理 .doc
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1、 永久免费组卷搜题网2010高考物理精品讲练系列学案:带电粒子在磁场中运动问题特例要点一 带电粒子在有界匀强磁场中运动的极值问题 即学即用1.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF.一电子从CD边界外侧以速率v0垂直匀强磁场射入,入射方向与CD边界间夹角为.已知电子的质量为m,电荷量为e,为使电子能从磁场的另一侧EF射出,求电子的速率v0至少多大?答案 要点二 洛伦兹力多解问题 即学即用2.如图所示,在x0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B1B2.一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
2、段时间后又经过O点,B1与B2的比值应满足什么条件?答案 题型1 磁场最小面积问题【例1】在xOy平面内有许多电子(质量为m,电荷量为e),从坐标原点O不断以相同大小的速度v0沿不同的方向射入第一象限,如图所示.现加上一个垂直于xOy平面的磁感应强度为B的匀强磁场,要求这些电子穿过该磁场后都能沿平行于x轴正方向运动,试求出符合条件的磁场最小面积.答案 题型2 带电粒子在有界磁场中的运动【例2】核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置).如图所示,环状匀强磁场围成的中空区域中的带电粒子只要速度不是很大
3、,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内.设环状磁场的内半径R1=0.5 m,外半径R2=1.0 m,磁场的磁感应强度B=1.0 T,若被束缚的带电粒子的荷质比q/m=4107 C/kg,中空区域内带电粒子具有各个方向的速度.试计算:(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度.(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度.答案 (1)1.5107 m/s(2)1.0107 m/s题型3 程序法的应用【例3】两平面荧光屏互相垂直放置,在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x轴和y轴,交点O为原点,如图所示.在y0,0x0,xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场,两区域内的磁感应强度大小均为
4、B.在O点处有一小孔,一束质量为m、带电荷量为q(q0)的粒子沿x轴经小孔射入磁场,最后打在竖直和水平荧光屏上,使荧光屏发亮.入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值.已知速度最大的粒子在0xa的区域中运动的时间之比为25,在磁场中运动的总时间为7T/12,其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中作圆周运动的周期.试求两个荧光屏上亮线的范围(不计重力的影响).答案 2ax2(1+)a 0y0区域内,有磁感强度B=1.010-2 T的匀强磁场,方向与xOy平面垂直.在x轴上的P(10,0)点,有一放射源,在xOy平面内向各个方向发射速率v=1.0104 m/s的带正电的粒子,粒子的质量
5、为m=1.610-25 kg,电荷量为q=1.610-18 C,求带电粒子能打到y轴上的范围.答案 -10 cmy10 cm4.在边长为2a的ABC内存在垂直纸面向里的磁感强度为B的匀强磁场,有一带正电荷量q,质量为m的粒子从距A点a的D点垂直AB方向进入磁场,如图所示,若粒子能从AC间离开磁场,求粒子速率应满足什么条件及粒子从AC间什么范围内射出.答案 AC间距A点(2-3)aa的范围1.如图所示,MN为两个匀强磁场的分界面,两磁场的磁感应强度大小的关系为B1=2B2.一带电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入磁感应强度为B1的磁场,则经过多长时间它将向下再一次通过O点( )A.B.
6、C.D.答案 B2.如图所示,长为L的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,板间距离也为L,板不带电.现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是( )A.使粒子的速度vC.使粒子的速度vD.使粒子的速度v答案 AB3.如图所示,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同,则电子将( )A.沿路径a运动,轨迹是圆B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小答案 B4.如图是电视机中显像管的偏转线圈示意图,
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