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【创新设计】(广东专用)2022届高考物理一轮复习方案 第28讲 带电粒子在有界磁场中的运动(含解析)
【创新设计】(广东专用)2022届高考物理一轮复习方案 第28讲 带电粒子在有界磁场中的运动(含解析)
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课时作业(二十八) [第28讲 带电粒子在有界磁场中的运动]1.2022·当阳期末一束带电粒子以同一速度,并从同一位置进入匀强磁场,在磁场中它们的轨迹如图K28-1所示.粒子q1的轨迹半径为r1,粒子q2的轨迹半径为r2,且r2=2r1,q1、q2分别是它们的带电荷量,则( )图K28-1A.q1带负电、q2带正电,比荷之比为∶=2∶1B.q1带负电、q2带正电,比荷之比为∶=1∶2C.q1带正电、q2带负电,比荷之比为∶=2∶1D.q1带正电、q2带负电,比荷之比为∶=1∶12.2022·江西部分重点中学期末如图K28-2所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计).则下列说法正确的是( )图K28-2A.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短B.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大C.若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短D.若v一定,θ越大,则粒子离开磁场的位置距O点越远图K28-33.2022·江西重点中学联盟联考如图K28-3所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板,从圆形区域最高点P以速度v6\n垂直磁场射入大量的带正电的粒子,且粒子所带电荷量为q,质量为m,不考虑粒子间的相互作用,关于这些粒子的运动说法正确的是( )A.只要对着圆心入射,出射后都可垂直打在MN上B.即使对着圆心入射的粒子,出射方向的延长线也不一定过圆心C.对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中的弧长越长,时间越长D.只要速度满足v=,沿着不同方向入射的粒子出射后都可垂直打在MN上4.2022·衡水中学调研(双选)如图K28-4所示,有一个正方形的匀强磁场区域abcd,e是ad的中点,f是cd的中点,如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子,恰好从e射出,则( )图K28-4A.如果粒子的速度增大为原来的2倍,将从d点射出B.如果粒子的速度增大为原来的3倍,将从f点射出C.如果粒子的速度不变,磁场强度B增大为原来的2倍,也将从d点射出D.只改变粒子的速度,使其分别从e、d、f点射出时,从f点射出所用的时间最短5.(双选)如图K28-5所示,在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上,有两个电荷量绝对值相同、质量相同的正、负粒子(不计重力),从O点以相同的速度先后射入磁场中,入射方向与边界成θ角,则正、负粒子在磁场中( )图K28-5A.运动时间相同B.运动轨迹的半径相同C.重新回到边界时速度大小和方向相同D.重新回到边界时与O点的距离不相等6.2022·太原联考(双选)如图K28-6所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L).一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场,并从x轴上的b点射出磁场,此时速度方向与x轴正方向的夹角为60°.下列说法中正确的是( )6\n图K28-6A.电子在磁场中运动的时间为B.电子在磁场中运动的时间为C.磁场区域的圆心坐标为D.电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0,-2L)7.2022·济南一摸如图K28-7所示,在空间中存在垂直纸面向外、宽度为d的有界匀强磁场.一质量为m,带电荷量为q的粒子自下边界的P点处以速度v沿与下边界成30°角的方向垂直射入磁场,恰能垂直于上边界射出,不计粒子重力,题中d、m、q、v均为已知量.则:(1)粒子带何种电荷?(2)磁场的磁感应强度为多少?图K28-78.2022·松滋一中月考质谱仪的原理图如图K28-8甲所示.带负电的粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后,从G点垂直于MN进入偏转磁场.该偏转磁场是一个以直线MN为上边界,方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照片底片上的H点,测得G、H间的距离为d,粒子的重力可忽略不计. 甲6\n 乙图K28-8(1)设粒子的电荷量为q,质量为m,试证明该粒子的比荷为:=;(2)若偏转磁场的区域为圆形,且与MN相切于G点,如图乙所示,其他条件不变,要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上(MN足够长),求磁场区域的半径应满足的条件.6\n课时作业(二十八)1.C [解析]根据粒子q1、q2所受的洛伦兹力方向,结合左手定则可知q1带正电、q2带负电.由r=,又r2=2r1,则∶=2∶1,C正确.2.C [解析]粒子运动周期T=,粒子在磁场中运动时间t=T=T.故当θ一定时,t与v无关,当v一定时,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短,故A、B错误,C正确.当v一定时,由r=知,r一定;当θ从0变至的过程中,θ越大,粒子离开磁场的位置距O点越远;当θ大于时,θ越大,粒子离开磁场的位置距O点越近,故D错误.3.D [解析]对着圆心入射,逆着圆心射出,当轨道半径r=R的粒子可垂直打在MN上,即r=R=,故速度v=,A、B错误,D正确;速度越大的粒子,半径越大,弧长越大,圆心角越小,时间越短,D错误.4.AD [解析]作出示意图如图所示,根据几何关系可以看出,当粒子从d点射出时,轨道半径增大为原来的2倍,由半径公式可知,速度也增大为原来的2倍,选项A正确;显然选项C错误;当粒子的速度增大为原来的3倍时,不会从f点射出,应从d、f之间的点射出,选项B错误;根据周期公式T=,粒子的周期与速度无关,在磁场中的运动时间取决于其轨迹圆弧所对的圆心角,所以从e、d射出时所用时间相等,从f点射出时所用时间最短,选项D正确.5.BC [解析]两个偏转轨迹的圆心都在射入速度方向的垂线上,可假设它们的半径为某一长度,从而作出两个偏转轨迹,如图所示.由此可知它们的运动时间分别为:t1=,t2=,A错误;轨迹半径R=相等,B正确;射出速度方向都与边界成θ角且偏向相同,C正确;射出点与O点距离相等,为d=2Rsinθ,D错误.6.BC [解析]作图可以计算出电子做圆周运动的半径为2L,故在磁场中运动的时间为t=T=,A错误,B正确;ab是磁场区域圆的直径,故圆心坐标为(L,),6\n电子在磁场中做圆周运动的圆心为O′,计算出其坐标为(0,-L),C正确,D错误.7.(1)正电 (2)[解析](1)粒子带正电;(2)粒子在磁场中运动轨迹如图所示,设圆周运动半径为r,由几何关系可得rcos30°=d由洛伦兹力提供向心力有qvB=m由以上两式可解得B=.8.(1)略(2)R≤[解析](1)粒子经过电场加速,进入偏转磁场时速度为v,有qU=mv2进入磁场后做圆周运动,设轨道半径为r,则由牛顿第二定律有Bqv=m打到H点,则有r=由以上各式解得:=(2)要保证所有粒子都不能打到MN边界上,粒子在磁场中偏转角度应小于或等于90°,偏转角度等于90°时如图所示.此时磁场区域的半径R=r=所以,磁场区域半径应满足的条件为:R≤.6
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2022-2023年高考物理一轮复习 带电粒子在有界磁场中的运动
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 15:15:49
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文章作者:U-336598
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