高考物理 100考点千题精练 专题9-7 扇形边界磁场问题.doc
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1、1 / 8【2019【2019 最新最新】精选高考物理精选高考物理 100100 考点千题精练考点千题精练 专题专题 9-79-7 扇形边界磁扇形边界磁场问题场问题一选择题1如图所示,半径为 R 的 1/4 圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B,磁场的左边垂直 x 轴放置一线型粒子发射装置,能在 0yR 的区间内各处沿 x 轴正方向同时发射出速度相同、带正电的同种粒子,粒子质量为 m,电荷量为 q,不计粒子的重力及粒子间的相互作用力,若某时刻粒子被装置发射出后,经过磁场偏转击中 y 轴上的同一位置,则下列说法中正确的是( )A. 粒子都击中在 O 点处B. 粒子的初速度为C
2、. 粒子在磁场中运动的最长时间为D. 粒子到达 y 轴上的最大时间差为【参考答案】D【点睛】看起来情况比较复杂,但涉及的问题却是常规问题,本题的关键点是粒子源发出的粒子是速度大小和方向均相同,则其做匀速圆周运动的半径相同,2 / 8在从最低点的特殊情况就能知道相同的半径就是圆弧的半径,再结合周期公式能求出最长和最短时间2.(2018 衡水六调)如图所示,纸面内有宽为 L,水平向右飞行的带电粒子流,粒子质量为 m、电荷量为-q、速率为 v0,不考虑粒子的重力及相互间的作用,要使粒子都会聚到一点,可以在粒子流的右侧虚线框内设计一匀强磁场区域,则磁场区域的形状及对应的磁感应强度可以是哪一种(其中 B
3、0=,A、C、D 选项中曲线均为半径是 L 的圆弧,B 选项中曲线为半径是的圆)qLmv0 41 2L【参考答案】A【命题意图】本题考查带电粒子在有界匀强磁场中的运动、磁聚焦现象及其相关的知识点。3如图半径为 R 的半圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为 m、带电量为-q 且不计重力的粒子,以速度 v 沿与半径 AO 夹角 =30的方向从 A 点垂直磁场射入,最后粒子从圆弧 MN 上射出,则磁感应强度的大小不可能为( )A. B. C. D. 【参考答案】B【名师解析】当粒子轨迹恰好与 MN 相切时,为临界条件,粒子轨迹如图所示,根据几何知识可得, ,故, ,解得,又知道,解得,若使粒
4、子从圆弧 MN 上射出,故,即,3 / 8故 B 不可能【点睛】本题考查了粒子在磁场中的运动,关键是找出临界条件,找到圆心位置,由几何关系求半径,由洛伦兹力提供向心力得到磁感应强度,这是带电粒子在磁场中运动经常用到的解题思路4.(2016福建模拟)如图所示,半径为 R 的半圆形区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B,半圆的左边垂直 x 轴放置一粒子发射装置,在-RyR 的区间内各处均沿 x 轴正方向同时发射出一个带正电粒子,粒子质量均为 m、电荷量均为 q、初速度均为 v,重力忽略不计,所有粒子均能穿过磁场到达 y 轴,其中最后到达 y 轴的粒子比最先到达 y 轴的粒子晚t 时间
5、,则( )A粒子到达 y 轴的位置一定各不相同B磁场区域半径 R 应满足 Rmv qBC从 x 轴入射的粒子最先到达 y 轴Dt= -R/v,其中角度 为最后到达 y 轴的粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角,满足 sin= m qBBqR mv【参考答案】BD【名师解析】粒子射入磁场后做匀速圆周运动,其运动轨迹如图所示。y=R 的粒子直接沿直线做匀速运动到达 y 轴,其它粒子在磁场中发生偏转。由图可知,发生偏转的粒子也有可能打在 y=R 的位置上,所以粒子到达 y 轴的位置不是各不相同的,选项 A 错误;以沿 x 轴射入的粒子为例,若 r= R,则粒子未能4 / 8达到 y 轴就偏向上离开磁场
6、区域,所以要求 R,所有粒子才能穿过磁场到达 y轴,选项 B 正确;从 x 轴入射的粒子在磁场中运动轨迹对应的弧长最长,所以该粒子最后到达 y 轴,而 y=R 的粒子直接沿直线做匀速运动到达 y 轴,时间最短,选项 C 错误;由 qvB=m,解得 r=。从 x 轴入射的粒子运动时间为:t1=,y=R 的粒子直接沿直线做匀速运动到达 y 轴,时间最短,则 t2=R/v,所以t=t1-t2=-R/v ,其中角度 为从 x 轴入射的粒子运动轨迹对应的圆心角,满足 sin=R/r=,选项 D 正确mv qBmv qB2v rmv qBr vm qBm qBBqR mv【点评】此题是相同速率的带电粒子从
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