高考物理大一轮复习 题组层级快练41 第九单元 磁场 3 带电粒子在有界磁场中运动的临界值和多解专题-人教版高三全册物理试题.doc
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1、题组层级快练(四十一)带电粒子在有界磁场中运动的临界值和多解专题一、选择题1.如图所示圆形区域内有垂直于纸面方向的匀强磁场,一束质量和电荷量都相同的带电粒子以不同的速率沿着相同的方向对准圆心O射入匀强磁场,又都从该磁场中射出,这些粒子在磁场中的运动时间有的较长,有的较短若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用,则在磁场中运动时间越长的带电粒子()A速率一定越小B速率一定越大C在磁场中通过的路程越长D在磁场中的周期一定越大答案A解析由T,可知粒子周期不变,又rv,可知线速度越大,半径越大,如图所示,半径越大,偏转角越小,圆心角等于偏转角,tT,因此在磁场中运动时间越长的带电粒子速率一定越小,所以选A项
2、2.长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,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vB使粒子的速度vC使粒子的速度vD使粒子的速度v满足v0)、质量为m的同种粒子已知a60,abL,不计粒子的重力,下列说法正确的是()A在磁场中通过的弧长越长的粒子,在磁场内运动的时间就越长B从ac边中点射出的粒子,在磁场中的运动时间为C从ac边射出的粒子的最大速度值为Dbc边界上只有长度为L的区域可能有粒子射出答案BD解析带电粒子在磁场中运
3、动的时间是看圆心角的大小,而不是看弧的长短,A项错误;作出带电粒子在磁场中偏转的示意图,从ac边上射出的粒子,所对的圆心角都是120,所以在磁场中运动的时间为tT,B项正确;从ac边射出的最大速度粒子的弧线与bc相切,如图所示,半径为L,由Rv,C项错误;如图所示,在bc边上只有DbL长度区域内有粒子射出,D项正确,选B、D项4如图所示,MN、PQ之间存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁场区域水平方向足够长,MN、PQ间距为L,现用电子枪将电子从O点垂直边界MN射入磁场区域,调整电子枪中的加速电压可使电子从磁场边界不同位置射出a、b、c为磁场边界上的三点,下列分析正确的是()A从a、b、c三点射出的
4、电子速率关系为vavbvcB从a、b、c三点射出的电子速率关系为vavcvbC若从边界MN射出的电子出射点与O点的距离为s,则无论怎样调整加速电压,必有0s2LD若从边界PQ射出的电子出射点与O点的距离为s,则无论怎样调整加速电压,必有Ls2L答案AC解析画出轨迹圆可知,从a、b、c三点射出的电子的半径关系为RaRbRc,由R,知vavbvc,A项正确,B项错误;电子垂直于边界MN射入磁场,能从边界MN射出,其轨迹的最大圆与边界PQ相切,则无论怎样调整加速电压,必有0s2L,C项正确;若电子从边界PQ射出,其轨迹的最小圆也与边界PQ相切,则无论怎样调整加速电压,必有LsL,D项错误5.如图所示
5、,垂直纸面向里的匀强磁场以MN为边界,左侧磁感应强度为B1,右侧磁感应强度为B2,B12B22 T,比荷为2106 C/kg的带正电粒子从O点以v04104 m/s的速度垂直于MN进入右侧的磁场区域,则粒子通过距离O点4 cm的磁场边界上的P点所需的时间为()A.106 sB106 sC.106 s D2106 s答案AC解析粒子在右侧磁场B2中做匀速圆周运动,则qv0B2m解得R22 cm故粒子经过半个圆周恰好到达P点,轨迹如图甲所示则粒子运动的时间t1106 s由于B12B2,由上面的求解可知粒子从P点射入左边的磁场后,做半径R1R21 cm的匀速圆周运动,经过两次周期性运动可再次经过P点
6、,轨迹如图乙所示,则粒子运动的时间t2T1T2106 s在以后的运动中,粒子通过MN的点会远离P点,所以,粒子通过距离O点4 cm的磁场边界上的P点所需的时间为106 s或106 s故选项A、C正确6.如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内,O点是cd边的中点一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下,从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0后刚好从c点射出磁场现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30角的方向,以大小不同的速率射入正方形内,那么下列说法中正确的是()A若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从cd边射出磁场B若该带电粒子在磁场中经历的时
7、间是t0,则它一定从ad边射出磁场C若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从bc边射出磁场D若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从ab边射出磁场答案AC解析如图所示,作出刚好从ab边射出的轨迹、刚好从bc边射出的轨迹、从cd边射出的轨迹和刚好从ad边射出的轨迹.由从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0后刚好从c点射出磁场可知,带电粒子在磁场中做圆周运动的周期是2t0.可知,从ad边射出磁场经历的时间一定小于t0;从ab边射出磁场经历的时间一定大于等于t0,小于t0;从bc边射出磁场经历的时间一定大于等于t0,小于t0;从cd边射出磁场经历的时间一定是t0.
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