2022年高考物理总复习 专题8 带电粒子在匀强磁场中的运动分组训练（含解析）

2022年高考物理总复习 专题8 带电粒子在匀强磁场中的运动分组训练（含解析）A组临界与极值问题1如图12所示，边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S.某一时刻，从S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OC射出磁场已知AOC60，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于(T为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间可能为()图12A.BCD【答案】AB【解析】粒子在磁场中做逆时针方向的圆周运动，由于所有粒子的速度大小相同，故弧长越小，粒子在磁场中运动的时间就越短由于粒子在磁场中运动的最长时间为，沿SA方向射出的粒子在磁场中运动时间最长，如图所示作出粒子运动轨迹图，由几何关系可知当粒子在磁场中做圆周运动绕过的弧所对应的弦垂直边界OC时，在磁场中运动时间最短，SDOC，则SDES，即弦SD等于半径，相应DOS60，即最短时间为tT，所以A、B正确2(xx汕头测评)如图13为磁流体发电机的原理图，等离子体束(含有正、负离子)以某一速度垂直喷射入由一对磁极CD产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板，稳定后电流表中的电流从“”极流向“”极由此可知()图13AD磁极为N极B正离子向B板偏转C负离子向D磁极偏转D离子在磁场中偏转过程洛伦兹力对其不做功【答案】AD【解析】由电流表中电流的方向，可知金属板A集聚了正离子，金属板B集聚了负离子，说明等离子体束中的正离子受到的洛伦兹力向上，根据左手定则，可知磁场方向由D指向C，D磁极为N极，故A选项正确，因洛伦兹力不做功，D正确B组多解问题3.(xx江门质检)垂直于纸面的匀强磁场区域宽度为d，一个电子以速度v沿图14所示方向垂直磁场方向及磁场边界射入该区域，恰好不能飞过场区，采取如下哪些方法，可能使该电子飞到场区右侧()图14A增大磁感应强度B改变v的方向C减小dD将磁场反向【答案】BC【解析】因电子恰好不能飞过场区，说明其运动轨迹恰好与右边界相切，做圆周运动的半径为d，若让电子飞到场区右侧，则可改变v的方向，使圆心向右偏，或减小d，都能使电子飞到场区右侧，选项B、C正确4如图15所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是()图15A若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从cd边射出磁场B若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ad边射出磁场C若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从bc边射出磁场D若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ab边射出磁场【答案】AC【解析】作出从ab边射出的轨迹、刚好从bc边射出的轨迹、从cd边射出的轨迹和刚好从ad边射出的轨迹.由带正电的粒子从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场可知，带电粒子在磁场中做圆周运动的周期是2t0.如图可知，从ab边射出经历的时间一定不大于，从bc边射出经历的时间一定不大于，从cd边射出经历的时间一定是，从ad边射出经历的时间一定不大于.所以选项A、C正确