高中物理模塊九磁場考點42帶電粒子在磁場中運動之平行磁場邊界問題試題1

《高中物理模塊九磁場考點42帶電粒子在磁場中運動之平行磁場邊界問題試題1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理模塊九磁場考點42帶電粒子在磁場中運動之平行磁場邊界問題試題1（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、考點4.2平行磁場邊界問題1.平行磁場邊界：常見的定圓心有兩情情形:（1）已知入射點、出射點、入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心 （如圖3甲所示，P為入射點，M 為出射點）.（2）已知入射方向、入射點和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌跡的圓心（如圖乙所示，P為入射點，M為出射點）.2.平行邊界（存在臨界條件，如圖所示）1 .質(zhì)量為 電荷量為q的帶負電粒子自靜止開始，經(jīng) M N板間的電場加速后，從 A點垂 直于磁場邊界射入寬度為 d的勻強磁場中，

2、該粒子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L,如圖所示.已知 M N兩板間的電壓為 U,粒子的重力不計.求勻強磁場的磁 感應(yīng)強度B.2 .如圖所示，一束電荷量為 e的電子以垂直于磁感應(yīng)強度B并垂直于磁場邊界的速度 v射入寬度為d的勻強磁場中，穿出磁場時速度方向和原來射入方向的夾角為8 =60 ,求電子的質(zhì)量和穿越磁場的時間.什答案（1）2J3dBe（2）20 d3v9v-10 -3.（多選）在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子p+和p3+,經(jīng)電壓為U的電場加速后，垂直進入磁感應(yīng)強度大小為 B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強磁場區(qū)域， 如圖所示.已知離子 p+在磁場中轉(zhuǎn)過 8=30

3、后從磁場右邊界射出.在電場和磁場中運 動時，離子P+和P”（ BCD ）A. 在電場中的加速度之比為1 ： 1B. 在磁場中運動的半徑之比為小：1C. 在磁場中轉(zhuǎn)過的角度之比為1 ： 2D. 離開電場區(qū)域時的動能之比為1 : 34 .如圖所示，勻強磁場的邊界0口 EF相互平行，寬度為 d,磁感應(yīng)強度為 B, 一帶負電粒子垂直磁場方向射入，入射方向與CD邊界夾角為8 =，已知粒子的質(zhì)量為 mI電荷量為q,不計粒子重力.(1) 若粒子垂直邊界 EF射出磁場，求粒子運動的速率和在磁場中運動的時間;(2) 若粒子運動軌跡恰好與邊界 EF相切，則粒子的速率為多大？1)2qBdm 6qBm 2qBd3m5

4、 .如圖所示，ab、cd、ef是同一豎直平面的三條水平直線，它們之間的距離均為d=0.3m,ab與cd之間的區(qū)域內(nèi)有水平向右的勻強電場，在cd與ef之間的區(qū)域內(nèi)有方向垂直豎直面向里的勻強磁場.一個不計重力、比荷q=3x I08c/kg的帶正電粒子以初速度 V0=3x 106m/s垂直ab射入電場，粒子經(jīng)過電場后，速度方向與cd成30角進入磁場，最后垂直于ef離開磁場.求：(1) 勻強電場的場強E的大小；(2) 勻強磁場的磁感應(yīng)強度 B的大小；(3) 粒子從ef離開磁場時出射點與從 ab進入電場時的入射點間的水平距離.e /乂kxxx乂/XKKXXX B【答案】(1)4105 V/m (2)置T

5、(3)且m3046 .如圖所示，M N P為很長的平行邊界面，M N與M P間距分別為li、12,其間分別有磁感應(yīng)弓雖度為 B和B2的勻強磁場區(qū)，I和n磁場方向垂直紙面向里，BWB,有一帶正電粒子的電量為q,質(zhì)量為m以某一初速度垂直邊界 N及磁場方向射入 MN間的磁場區(qū)域.不 計粒子的重力.求：(1) 要使粒子能穿過I磁場進入n磁場，粒子的初速度V0至少應(yīng)為多少？(2) 若粒子進入磁場的初速度 Vi=2qBL ,則粒子第一次穿過I磁場的時間ti是多m少？(3) 粒子初速度v為多少時，才可恰好穿過兩個磁場區(qū)域.X I XX XX XX XX XIIX XXXXXX XXX XXX X勾X XXX

6、 XXX【答案】（1）V0 電l1 _jm（3） qBll1 qB2l2m6B1qm7 .如圖所示，空間分布著有理想邊界的勻強電場和勻強磁場。左側(cè)勻強電場的場強大小為 E、方向水平向右，電場寬度為 L;中間區(qū)域勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向外。一個質(zhì)量為 m電量為q、不計重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O點由靜止開始運動，穿過中間磁場區(qū)域進入右側(cè)磁場區(qū)域后，又回到O點，然后重復(fù)上述運動過程.求：(1) 中間磁場區(qū)域的寬度 d;(2) 帶電粒子從O點開始運動到第一次回到O點所用時間to8.4d【答案】tiRsin 60016mEL2B . q2 ：2mLt2Tt35tqE33qB

7、6t ti 12 t3 2 空 qE7 m3qB如圖，空間區(qū)域i、n有勻強電場和勻強磁場,n區(qū)域的高度足夠大.勻強電場方向豎直向上；I、5 m 3qBMN PQ為理想邊界，I區(qū)域高度為 d,n區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外.一個質(zhì)量為m電量為q的帶電小球從磁場上方的 O點由靜止開始下落，進入場區(qū)后，恰能做勻速圓周運動.已知重力加速度為g.(1) 試判斷小球的電性并求出電場強度 E的大??；(2) 若帶電小球能進入?yún)^(qū)域n ,則h應(yīng)滿足什么條件?(3)若帶電小球運動一定時間后恰能回到O點，求它釋放時距 MN勺高度h.q2B2d22q2B2d2mT【答案】(1)小球帶正電，E

8、mg (2) hq9 .邊長為3L的正方形區(qū)域分成相等的三部分，左右兩側(cè)為勻強磁場， 中間區(qū)域為勻強電場,如圖所示.左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強度大小為B= 2mqU ,方向垂直紙面向外；右側(cè)磁場的2qL磁感應(yīng)強度大小為 B2= 2mqU ,方向垂直于紙面向里；中間區(qū)域電場方向與正方形區(qū)域 qL的上下邊界平行.一質(zhì)量為m電荷量為+q的帶電粒子從平行金屬板的正極板開始由靜止被加速，加速電壓為 U,加速后粒子從a點進入左側(cè)磁場，又從距正方形上下邊界等間距的b點沿與電場平行的方向進入電場，不計粒子重力，求:(1)粒子經(jīng)過平行金屬板加速后的速度大小;(2)粒子在左側(cè)磁場區(qū)域內(nèi)運動時的半徑及運動時間;電場強度E的

9、取值在什么范圍內(nèi)時粒子能從右側(cè)磁場的上邊緣cd間離開?(3)1611U 2UE 能從區(qū)域II的右邊界飛出.10 .如圖所示，帶電平行金屬板 PQW MN間的距離為d;兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B.如圖建立坐標系，x軸平行于金屬板，與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板.區(qū)域 I的左邊界在y軸，右邊界與區(qū)域II的左邊界重合，且與y軸平行；區(qū)域II的左、右邊界平行.在區(qū)域 I和區(qū)域II內(nèi)分別存在勻強磁場，磁感應(yīng) 強度大小均為 B,區(qū)域I內(nèi)的磁場垂直于 xOy平面向外，區(qū)域II內(nèi)的磁場垂直于 xOy平 面向里.一電子沿著 X軸正向以速度V0射入平行板之間，在平行板間恰好沿著

10、x軸正向做直線運動，并先后通過區(qū)域I和II .已知電子電量為 e,質(zhì)量為m區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向?qū)挾染鶠?J3mv0 .不計電子重力.2Be(1) 求兩金屬板之間電勢差 U;(2) 求電子從區(qū)域II右邊界射出時，射出點的縱坐標y;(3) 撤除區(qū)域I中的磁場而在其中加上沿 x軸正向的勻強電場，使得該電子剛好不求電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔t .【答案】(1) Bvod (2)詈(3) 511.12.【答案】(1) 0.2m(2) 0.21m在如圖所示的直角坐標系xOy中，矩形區(qū)域 Oabc內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B=5.0X10-2第一象限內(nèi)有沿-y方向的勻強電場，電場強

11、度大小為 E=1.0X105N/C.已知矩形區(qū)域 Oa邊長為0.60m, ab邊長為0.20m.在bc邊中點N處有 一放射源，某時刻，放射源沿紙面向磁場中各方向均勻地輻射出速率均為u=2.0xi06m/s的某種帶正電粒子，帶電粒子質(zhì)量m=1.6 x 10 27kg,電荷量為q=+3.2Xl0 19kg,不計粒子重力，求：(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1) 粒子在磁場中運動的半徑；(2) 從x軸上射出的粒子中，在磁場中運動的最短路程為多少？(3) 放射源沿-x方向射出的粒子，從射出到從 y軸離開所用的時間.(3) 4.6 X10 7s某高中物理課程基地擬采購一批實驗器材，增強學生對電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)

12、研究的動手能力，其核心結(jié)構(gòu)原理可簡化為如圖所示。AB CD司的區(qū)域有豎直向上的勻強電場，在CD的右側(cè)有一與CDf切于M點的圓形有界勻強磁場，磁場方向垂直于紙面.一帶正電粒子自 O點以水平初速度vo正對P點進入該電場后，從 M點飛離CD邊界，再經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從 N點垂直于CD邊界回到電場區(qū)域，并恰能返回O點.已知OP司距離為d,粒子質(zhì)量為 mE /3mv2電荷量為q,電場強度大小qd ,粒子重力不計.試求:1)粒子從M點飛離CD邊界時的速度大小;2)P、N兩點間的距離;3)磁感應(yīng)強度的大小和圓形有界勻強磁場的半徑3d d【答案】(1)2 V0 (2)8(3)3.3mv25qd13.如圖所示，邊長

13、為 L的正方形區(qū)域abcd內(nèi)有垂直向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電荷量為+q的粒子從a點沿ab方向以一定的初速度進入磁場，恰好從 d 點飛出，不計粒子重力.(1)求粒子的初速度大??；(2)若保持粒子的初速度方向不變，只改變粒子的速度大小仍從 a bc邊的p點射出，且bP= L.求粒子在磁場中的運動時間.3a點進入磁場，粒子從【答案】(1) qBL (2) 2m3qB14.如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上.兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場.將噴墨打印機的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為 m水平速度均為 皿、帶相等電荷量的墨滴.調(diào)節(jié)電源電壓至 U,墨滴在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運動；進入電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點.(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁感應(yīng)強度B的值；(3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置.為了使墨滴仍能到達下板M- ii -點，應(yīng)將磁感應(yīng)強度調(diào)至B的大小為多少?【答案】(i)負電荷mgdV0U(2) gd24voU演