2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題8 帶電粒子在勻強磁場中的運動分組訓(xùn)練（含解析）

2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題8 帶電粒子在勻強磁場中的運動分組訓(xùn)練（含解析）A組臨界與極值問題1如圖12所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強磁場，邊界OA上有一粒子源S.某一時刻，從S平行于紙面向各個方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計粒子的重力及粒子間的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時間有大量粒子從邊界OC射出磁場已知AOC60°，從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的最長時間等于(T為粒子在磁場中運動的周期)，則從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的時間可能為()圖12A.BCD【答案】AB【解析】粒子在磁場中做逆時針方向的圓周運動，由于所有粒子的速度大小相同，故弧長越小，粒子在磁場中運動的時間就越短由于粒子在磁場中運動的最長時間為，沿SA方向射出的粒子在磁場中運動時間最長，如圖所示作出粒子運動軌跡圖，由幾何關(guān)系可知當(dāng)粒子在磁場中做圓周運動繞過的弧所對應(yīng)的弦垂直邊界OC時，在磁場中運動時間最短，SDOC，則SDES，即弦SD等于半徑，相應(yīng)DOS60°，即最短時間為tT，所以A、B正確2(xx·汕頭測評)如圖13為磁流體發(fā)電機的原理圖，等離子體束(含有正、負(fù)離子)以某一速度垂直噴射入由一對磁極CD產(chǎn)生的勻強磁場中，A、B是一對平行于磁場放置的金屬板，穩(wěn)定后電流表中的電流從“”極流向“”極由此可知()圖13AD磁極為N極B正離子向B板偏轉(zhuǎn)C負(fù)離子向D磁極偏轉(zhuǎn)D離子在磁場中偏轉(zhuǎn)過程洛倫茲力對其不做功【答案】AD【解析】由電流表中電流的方向，可知金屬板A集聚了正離子，金屬板B集聚了負(fù)離子，說明等離子體束中的正離子受到的洛倫茲力向上，根據(jù)左手定則，可知磁場方向由D指向C，D磁極為N極，故A選項正確，因洛倫茲力不做功，D正確B組多解問題3.(xx·江門質(zhì)檢)垂直于紙面的勻強磁場區(qū)域?qū)挾葹閐，一個電子以速度v沿圖14所示方向垂直磁場方向及磁場邊界射入該區(qū)域，恰好不能飛過場區(qū)，采取如下哪些方法，可能使該電子飛到場區(qū)右側(cè)()圖14A增大磁感應(yīng)強度B改變v的方向C減小dD將磁場反向【答案】BC【解析】因電子恰好不能飛過場區(qū)，說明其運動軌跡恰好與右邊界相切，做圓周運動的半徑為d，若讓電子飛到場區(qū)右側(cè)，則可改變v的方向，使圓心向右偏，或減小d，都能使電子飛到場區(qū)右側(cè)，選項B、C正確4如圖15所示，垂直于紙面向里的勻強磁場分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi)，O點是cd邊的中點一個帶正電的粒子僅在磁場力的作用下，從O點沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過時間t0剛好從c點射出磁場現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點沿紙面以與Od成30°的方向，以大小不同的速率射入正方形內(nèi)，那么下列說法中正確的是()圖15A若該帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時間是t0，則它一定從cd邊射出磁場B若該帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時間是t0，則它一定從ad邊射出磁場C若該帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時間是t0，則它一定從bc邊射出磁場D若該帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時間是t0，則它一定從ab邊射出磁場【答案】AC【解析】作出從ab邊射出的軌跡、剛好從bc邊射出的軌跡、從cd邊射出的軌跡和剛好從ad邊射出的軌跡.由帶正電的粒子從O點沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過時間t0剛好從c點射出磁場可知，帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期是2t0.如圖可知，從ab邊射出經(jīng)歷的時間一定不大于，從bc邊射出經(jīng)歷的時間一定不大于，從cd邊射出經(jīng)歷的時間一定是，從ad邊射出經(jīng)歷的時間一定不大于.所以選項A、C正確