新教材2023_2024学年高中物理第1章磁吃电流的作用专题提升2带电粒子在有界磁场中的运动分层作业课件教科版选择性必修第二册

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第一章专题提升2　带电粒子在有界磁场中的运动123456781.(2023云南玉溪高二期末)如图所示的平面以MN为边界分为Ⅰ、Ⅱ两个区域,Ⅰ区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,Ⅱ区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为2B(图中未画出),一电荷量为q(q>0)、质量为m的带电粒子从边界上的E点以某一初速度开始运动(此为粒子第一次经过边界MN),一段时间后,粒子第三次经过边界MN的位置与E点的距离为d,若粒子在运动的过程中仅受磁场力作用,初速度方向与边界夹角α=30°,则粒子的初速度为(　　)D 12345678123456782.(2023江苏南京第一中学高二期末)一圆形区域的匀强磁场如图所示,在O点处有一放射源,沿半径方向射出速度为v的不同带电粒子,其中带电粒子1从A点飞出磁场,带电粒子2从B点飞出磁场,不考虑带电粒子的重力,则(　　)A.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动的时间之比为2∶3B.带电粒子1与带电粒子2做圆周运动的半径之比为 ∶1C.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷之比为1∶3D.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动的周期之比为3∶1A 12345678解析 设圆形磁场半径为R,带电粒子1、2在磁场中做圆周运动的圆心分别为O1、O2,如图所示。根据几何关系可知带电粒子1、2在磁场中运动的轨道半径分别为r1=Rtan 30°、r2=Rtan 60°,带电粒子1与带电粒子2做圆周运动的半径之比为 ,带电粒子1与带电粒子2在磁场中的运动轨迹对应的圆心角分别为120°和60°,所以可得在磁场中运动的时间之比为12345678123456783.(2023河南洛阳高二期末)如图所示,在一个直角三角形ACB区域内存在方向垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,AB、BC、AC为磁场边界,AC边长为3a,∠CAB=53°。一质量为m、电荷量为+q的粒子从AB边上的D点垂直于磁场边界AB射入匀强磁场,已知AD长为a,不计粒子重力,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。下列说法错误的是(　　)A.粒子有可能从AC边射出B.只要粒子从AB边射出,则粒子在磁场中运动的时间为C.粒子恰不从BC边射出磁场区域时对应的速度为v=D.随着粒子速度的增大,粒子在磁场中运动的时间越来越短D 12345678甲 12345678乙123456784.(2023辽宁葫芦岛高二期末)如图所示,宽l=2 cm的有界匀强磁场,纵向范围足够大,磁场的方向垂直纸面向里,现有一群带正电粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=5 cm,则(　　)A.右边界:-4 cm4 cm和y<-4 cm有粒子射出C.左边界:y>8 cm有粒子射出D.左边界:0 ,粒子从右边射出时,粒子的最小半径123456786.(2023重庆凤鸣山中学高二期末)如图所示,边界OM与ON之间分布着垂直纸面向里的匀强磁场,边界ON上有一粒子源S。某一时刻,从粒子源S沿平行于纸面,向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间有大量粒子从边界OM射出磁场。已知∠MON=45°,从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最长时间为 T(T为粒子在磁场中运动的周期),则从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最短时间为(　　)B12345678解析 粒子在磁场中做匀速圆周运动,入射点是S,出射点在OM直线上,出射点与S点的连线为轨迹的一条弦,当从边界OM射出的粒子在磁场中运动的时间最短时,轨迹的弦最短,根据几何知识,作ES⊥OM,则ES为最短的弦,粒子从S到E的时间即最短。由题意可知,粒子运动的最长时间等于 T,设OS=d,123456787.(多选)(2023重庆高二期末)如图所示,在直角坐标系的第一象限内有一半径为R的扇形POQ无场区域,第一象限剩余区域(含PQ圆弧边界)及第四象限均存在垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场。大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子从圆弧PQ上各点沿y轴正方向以相同速度v(大小未知)射入磁场,且所有粒子轨迹均交于Q点并被粒子收集盒(图中未画)吸收。不计粒子重力,则(　　)A.磁场方向垂直纸面向里B.粒子速度大小为C.粒子运动到Q点的最短时间为D.粒子从进入磁场到运动至Q点的过程中,离Q的最远距离为2RBCD12345678解析 根据粒子轨迹均交于Q点,可知粒子向右偏转,根据左手定则判断可知,磁场方向垂直纸面向外,故A错误;由P点射出的粒子轨迹如图所示,根据几何关系可知,粒子的轨迹半径为R,根据洛伦兹力提供向心力有Bqv=m解得粒子速度大小为v= ,故B正确;圆心角越大,则运动时间越长,由几何关系可知,由P点射出的粒子轨迹所对应的圆心角最小,即时间最短为 ,故C正确;由上述分析可知,粒子的轨迹半径为R,则粒子从进入磁场到运动至Q点的过程中离Q的最远距离为直径2R,即从Q点射出的粒子,故D正确。123456788.(2023江苏苏州高二期末)如图所示,在xOy平面内、直线x=±a之间存在匀强磁场,磁场沿y方向分布足够广,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。M、N点坐标分别为(-2a,0)和(2a,0),已知电子的电荷量为e,质量为m,不计电子间相互作用。(1)从M点沿x轴正方向发射电子,要使电子进入磁场后能穿过磁场,求电子速度v满足的条件。(2)从M点以一定速度向第二象限内发射一电子,初速度方向与x轴正向夹角为45°,电子穿过磁场后恰好能经过N点,求该电子从M点运动到N点的时间t。12345678(3)从M点向第二象限与x轴正向夹角分别为30°、37°、45°、60°的四个方向均发射速率为 的三个电子,通过计算分析判断哪些电子能回到M点。1234567812345678(2)根据对称性与几何关系可知,电子在磁场中运动时,圆心位于坐标原点O,半径r2= a1234567812345678