物理高考热点预测复习课件：磁场及带电粒子在磁场中的运动.pptVIP

(2)带电粒子射出电场时竖直方向偏转的位移 即粒子由P点垂直AB射入磁场，由几何关系知带电粒子在ABC区 域做圆周运动的半径为 (3分) 由 知 (3分) (3)分析知当轨迹与边界GH相切时，对应磁感应强度B2最小,运 动轨迹如图所示， 由几何关系可知 (1分) 故半径 (1分) 又 故 (2分) B2应满足的条件为大于 答案：(1) ×105 m/s 垂直于AB射出 (2) T (3) T 【拓展训练】 (2012·石家庄一模)如图所示，M、N为加速电场的两极板，M板中心有一小孔Q，其正上方有一半径为R1=1 m的圆形磁场区域，圆心为O，另有一内半径为R1 ,外半径为R2= m的同心环形磁场区域，区域边界与M板相切于Q点，磁感应强度大小均为B=0.5 T，方向相反，均垂直于纸面。一比荷 =4×107 C/kg带正电的粒子从N板的P点由静止释放，经加速后通过小孔Q，垂直进入环形磁场区域。已知点P、Q、O在同一竖直线上，不计粒子的重力，且不考虑粒子的相对论效应。 (1)若加速电压U1=1.25×106 V，求粒子刚进入环形磁场时的速 率v0。 (2)要使粒子能进入中间的圆形磁场区域，加速电压U2应满足什 么条件？ (3)在某加速电压下，粒子进入圆形磁场区域，恰能水平通过 圆心O，之后返回到出发点P，求粒子从Q孔进入磁场到第一次 回到Q点所用的时间。 【解析】(1)粒子在匀强电场中，由动能定理得 qU1= 解得v0=1×107 m/s (2)粒子刚好不进入中间圆形磁场的轨迹如图所示，设此时粒 子在磁场中运动的旋转半径为r1，在Rt△QOO1中有 解得r1=1 m 由 得r1= 又由动能定理得qU2= 故U2= =5×106 V 所以加速电压U2应满足的条件是U25×106 V (3)粒子的运动轨迹如图所示，由于O、O3、Q共线且竖直，又由 于粒子在两磁场中运动的半径均为r2，有O2O3=2O2Q=2r2，由几何 关系得∠QO2O3=60° 故粒子从Q孔进入磁场到第一次回到Q点 所用的时间为 又T= 联立解得t≈3.66×10-7 s 答案：(1)1×107 m/s (2)U25×106 V (3)3.66×10-7 s 1.(2012·朝阳二模)进行科学研究时，常常将带电粒子储存在 圆环状空腔中，圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁 场中，如图所示。如果磁场的磁感应强度为B，质子( )和α 粒子( )在空腔中做圆周运动的轨迹相同，质子和α粒子在 圆环状空腔中运动的速率分别为vH和vα，运动周期分别为TH和 Tα，则以下判断正确的是( ) A．vH≠vα，TH≠Tα B．vH=vα，TH=Tα C．vH=vα，TH≠Tα D．vH≠vα，TH=Tα 【解析】选A。粒子在磁场中做圆周运动的半径为r= 周期 为T= 质子和α粒子的比荷的比为 两种粒子的 运动轨迹相同，则二者的运动半径相等，故vH=2vα，Tα=2TH， 选项A正确，其他选项均错。 2.(2012·安徽高考)如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里 的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入 磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角。现将带 电粒子的速度变为 仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力， 则粒子在磁场中的运动时间变为( ) A. Δt B.2Δt C. Δt D.3Δt 【解析】选B。设磁场区域的半径为R，粒子的轨迹半径为r， 粒子以速度v在磁场中运动的轨迹如图所示，则由几何关系 知，r= R，又 所以 当粒子的速度 为v/3时，轨迹半径为 所以偏转角 θ′=120°， 故选项B正确。 3.(2012·江苏高考)(多选)如图所示，MN是磁感应强度为B的 匀强磁场的边界。一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O 点射入磁场。若粒子速度为v0，最远能落在边界上的A点。下列 说法正确的有( ) A.若粒子落在A点的左侧，其速度一定小于v0 B.若粒子落在A点的右侧，其速度一定大于v0 C.若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能小于v0- D.若粒子落在A点左右两侧d的范围内，其速度不可能大于v0+ 【解析】选B、C。只有当带电粒子垂直边界入射，且出射点离 入射点的距离为直径时才最远，设OA之间的距离为l