高考物理二轮总复习精品课件 专题3 电场与磁场 第2讲 磁场 带电粒子在磁场中的运动 (10).ppt

5.(2024安徽合肥三模)(命题点1、3)如图所示,在xOy平面内有半径为L的圆形区域,圆心为O,在圆形区域以外存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场,圆形区域内无磁场分布。现有质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标为(0,2L)的P点沿y轴正方向射入磁场,粒子的重力忽略不计。若该粒子经磁场偏转后能够进入圆形无磁场区域,则粒子入射速度的范围为()D6.(2024广西南宁二模)(命题点1、3)如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,边界分别是半径为R和2R的同心圆,O为圆心。在圆心O处有一粒子源(图中未画出),在纸面内沿各个方向发射出比荷为的带负电的粒子,速度连续分布且粒子间的相互作用力可忽略不计,这些带电粒子受到的重力也可以忽略不计,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。若所有的粒子都不能射出磁场,则下列说法正确的是()B解析粒子在磁场中做匀速圆周运动,粒子恰好不从大圆边界射出磁场,其运动轨迹与大圆相切,画出轨迹如图所示。7.(命题点3)如图甲所示,左、右竖直边界分别为PP、QQ的匀强磁场宽度为d,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图乙所示规律周期性变化,B0=×10-3T,T0=2π×10-5s。匀强磁场的左侧有一粒子源,能沿纸面源源不断地水平向右发射质量为m、电荷量为-q的粒子。已知粒子速度均为v=1.0×104m/s,粒子的比荷为=108C/kg,t=0时刻射入的粒子恰好在T0时刻从右边界QQ射出。忽略粒子的重力及粒子之间的相互作用,图乙中磁场以垂直于纸面向里为正方向。(1)假设粒子在磁场中能做完整的匀速圆周运动,周期为T。求T与T0的关系;(2)求匀强磁场的宽度d。答案(1)T=3T0(2)0.37m专项模块?素养培优圆形有界匀强磁场中的“磁聚焦”和“磁发散”模型【模型概述】磁聚焦磁发散电性相同的带电粒子平行射入圆形有界匀强磁场,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子从磁场边界上同一点射出,磁场边界在该点的切线与入射方向平行带电粒子从圆形有界匀强磁场边界上同一点射入,如果轨迹半径与磁场半径相等,则粒子出射方向与磁场边界在入射点的切线方向平行?温馨提示“磁聚焦”和“磁发散”是相反的过程,满足运动的可逆性。【考向分析】高考试题中常常将“磁聚焦”或“磁发散”的问题融合在组合类试题之中。【典例分析】[典例]如图所示,间距为2R的平行正对金属板M、N接在电压为U的电源上,以O为圆心、R为半径的圆与极板右端面相切于C,CO与板间中心线重合。圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,OA是与极板端面平行的半径。位于A处的粒子源向纸面内发射质量为m、电荷量为q(q0)、速率为v的粒子,初速度方向被限定在AO两侧夹角均为θ的范围内。已知沿AO方向射入磁场的粒子恰好经过C点,所有粒子均打在极板上,不计粒子重力和粒子间的相互作用。求:(1)圆形区域内匀强磁场的磁感应强度大小;(2)经过C点的粒子从A处发射出来到打到极板经历的时间;(3)所有到达极板的粒子动能的最大差值;(4)粒子打到极板上的宽度。(3)所有粒子从磁场射出时速度方向均平行于金属板,设范围介于磁场边界的D、F之间,D与M的距离y1=R+RsinθF与M的距离y2=R-Rsinθ粒子到达M板的最大动能差联立可解得ΔEk=qUsinθ。思维点拨(1)根据题意确定粒子做匀速圆周运动的半径等于磁场圆的半径,判断出本题考查“磁发散”模型,然后在此思路引导下解题就事半功倍了。(2)根据所有粒子从磁场射出时速度方向均平行于金属板,求到达极板的粒子动能的最大差值。(3)粒子在金属板间做类平抛运动,根据运动的分解分析求解。【类题演练】带电粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制备的关键技术之一。带电粒子流(每个粒子的质量为m、电荷量为+q)以初速度v垂直进入磁场,不计重力及带电粒子之间的相互作用。对处在xOy平面内的粒子,求解以下问题。甲乙(1)如图甲所示,宽度为2r1的带电粒子流沿x轴正方向射入圆心为A(0,r1)、半径为r1的圆形匀强磁场中,若带电粒子流经过磁场后都汇聚到坐标原点O,求该磁场磁感应强度B1的大小;(2)如图甲所示,虚线框为边长等于2r2的正方形,其几何中心位于C(0,-r2)。在虚线框内设计一个区域面积最小的匀强磁场,使汇聚到O点的带电粒子流经过该区域后宽度变为2r2,并沿x轴正方向射出。求该磁场磁感应强度B2的大小和方向,以及该磁场区域的面积(无需写出面积最小的证明过程);(3)如图乙所示,虚线框Ⅰ和Ⅱ均为边长等于r3的正方形,虚线框Ⅲ和Ⅳ均为边长等于r4的正方形。在Ⅰ、Ⅱ