《高中物理 模塊九 磁場(chǎng) 考點(diǎn)4_2 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)之平行磁場(chǎng)邊界問(wèn)題試題1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 模塊九 磁場(chǎng) 考點(diǎn)4_2 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)之平行磁場(chǎng)邊界問(wèn)題試題1（11頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

考點(diǎn)4.2 平行磁場(chǎng)邊界問(wèn)題 1. 平行磁場(chǎng)邊界：常見的定圓心有兩情情形： (1)已知入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、入射方向和出射方向時(shí)，可通過(guò)入射點(diǎn)和出射點(diǎn)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(diǎn)就是圓弧軌道的圓心(如圖3甲所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))． (2)已知入射方向、入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的位置時(shí)，可以通過(guò)入射點(diǎn)作入射方向的垂線，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，作其中垂線，這兩條垂線的交點(diǎn)就是圓弧軌跡的圓心(如圖乙所示，P為入射點(diǎn)，M為出射點(diǎn))． 2. 平行邊界(存在臨界條件，如圖所示) 1. 質(zhì)量為m，電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開始，經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后，從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng)，如圖所示．已知M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(jì)．求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B. 【答案】 2. 如圖所示，一束電荷量為e的電子以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B并垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向和原來(lái)射入方向的夾角為θ=60，求電子的質(zhì)量和穿越磁場(chǎng)的時(shí)間． 【答案】（1）（2） 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(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示．已知離子P＋在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)θ＝30后從磁場(chǎng)右邊界射出．在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，離子P＋和P3＋(　BCD　) A. 在電場(chǎng)中的加速度之比為1∶1 B. 在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為∶1 C. 在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1∶2 D. 離開電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為1∶3 4. 如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界CD和EF相互平行，寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一帶負(fù)電粒子垂直磁場(chǎng)方向射入，入射方向與CD邊界夾角為θ=，已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計(jì)粒子重力． （1） 若粒子垂直邊界EF射出磁場(chǎng)，求粒子運(yùn)動(dòng)的速率和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間； （2） 若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與邊界EF相切，則粒子的速率為多大？ 【答案】（1）（2） 5. 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(qiáng)電場(chǎng)，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(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)不計(jì)重力、比荷=3108c/kg的帶正電粒子以初速度v0=3106 m/s垂直ab射入電場(chǎng)，粒子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)后，速度方向與cd成30角進(jìn)入磁場(chǎng)，最后垂直于ef離開磁場(chǎng)．求： （1） 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E的大??； （2） 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??； （3） 粒子從ef離開磁場(chǎng)時(shí)出射點(diǎn)與從ab進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的入射點(diǎn)間的水平距離． 【答案】（1） V/m （2）T （3）m 6. 如圖所示，M、N、P為很長(zhǎng)的平行邊界面，M、N與M、P間距分別為l1、l2，其間分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1和B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，Ⅰ和Ⅱ磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，B1≠B2，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(chǎng)方向射入MN間的磁場(chǎng)區(qū)域．不計(jì)粒子的重力．求： （1） 要使粒子能穿過(guò)Ⅰ磁場(chǎng)進(jìn)入Ⅱ磁場(chǎng)，粒子的初速度v0至少應(yīng)為多少？ （2） 若粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的初速度v1=，則粒子第一次穿過(guò)Ⅰ磁場(chǎng)的時(shí)間t1是多少？ （3） 粒子初速度v為多少時(shí)，才可恰好穿過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域． 【答案】（1）（2）（3） 7. 如圖所示，空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向水平向右，電場(chǎng)寬度為L(zhǎng)；中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場(chǎng)的左邊緣的O點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)中間磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域后，又回到O點(diǎn)，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過(guò)程．求： （1） 中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d； （2） 帶電粒子從O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到第一次回到O點(diǎn)所用時(shí)間t。 【答案】(1) （2），，， 8. 如圖，空間區(qū)域Ⅰ、Ⅱ有勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN、PQ為理想邊界，Ⅰ區(qū)域高度為d，Ⅱ區(qū)域的高度足夠大．勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上；Ⅰ、Ⅱ區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向分別垂直紙面向里和向外．一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的帶電小球從磁場(chǎng)上方的O點(diǎn)由靜止開始下落，進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后，恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知重力加速度為g． （1） 試判斷小球的電性并求出電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??； （2） 若帶電小球能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ，則h應(yīng)滿足什么條件？ （3） 若帶電小球運(yùn)動(dòng)一定時(shí)間后恰能回到O點(diǎn)，求它釋放時(shí)距MN的高度h． 【答案】（1）小球帶正電，（2）（3） 9. 邊長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)，中間區(qū)域?yàn)閯驈?qiáng)電場(chǎng)，如圖所示．左側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1=，方向垂直紙面向外；右側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2=，方向垂直于紙面向里；中間區(qū)域電場(chǎng)方向與正方形區(qū)域的上下邊界平行．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(diǎn)進(jìn)入左側(cè)磁場(chǎng)，又從距正方形上下邊界等間距的b點(diǎn)沿與電場(chǎng)平行的方向進(jìn)入電場(chǎng)，不計(jì)粒子重力，求： （1） 粒子經(jīng)過(guò)平行金屬板加速后的速度大??； （2） 粒子在左側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的半徑及運(yùn)動(dòng)時(shí)間； （3） 電場(chǎng)強(qiáng)度E的取值在什么范圍內(nèi)時(shí)粒子能從右側(cè)磁場(chǎng)的上邊緣cd間離開？ 【答案】（1）（2）（3） 10. 如圖所示，帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d；兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．如圖建立坐標(biāo)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，區(qū)域I內(nèi)的磁場(chǎng)垂直于xOy平面向外，區(qū)域II內(nèi)的磁場(chǎng)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x軸正向做直線運(yùn)動(dòng)，并先后通過(guò)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)挾染鶠椋挥?jì)電子重力． （1） 求兩金屬板之間電勢(shì)差U； （2） 求電子從區(qū)域II右邊界射出時(shí)，射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)y； （3） 撤除區(qū)域I中的磁場(chǎng)而在其中加上沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使得該電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出．求電子兩次經(jīng)過(guò)y軸的時(shí)間間隔t． 【答案】（1）Bv0d （2）（3） 11. 在如圖所示的直角坐標(biāo)系xOy中，矩形區(qū)域Oabc內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=5.010﹣2T；第一象限內(nèi)有沿﹣y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=1.0105N/C．已知矩形區(qū)域Oa邊長(zhǎng)為0.60m，ab邊長(zhǎng)為0.20m．在bc邊中點(diǎn)N處有一放射源，某時(shí)刻，放射源沿紙面向磁場(chǎng)中各方向均勻地輻射出速率均為υ=2.0106m/s的某種帶正電粒子，帶電粒子質(zhì)量m=1.610﹣27kg，電荷量為q=+3.210﹣19kg，不計(jì)粒子重力，求：（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （1） 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑； （2） 從x軸上射出的粒子中，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)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(shí)間． 【答案】（1）0.2m （2）0.21m （3）4.610﹣7s 12. 某高中物理課程基地?cái)M采購(gòu)一批實(shí)驗(yàn)器材，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)研究的動(dòng)手能力，其核心結(jié)構(gòu)原理可簡(jiǎn)化為如圖所示。AB、CD間的區(qū)域有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在CD的右側(cè)有一與CD相切于M點(diǎn)的圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面.一帶正電粒子自O(shè)點(diǎn)以水平初速度v0正對(duì)P點(diǎn)進(jìn)入該電場(chǎng)后，從M點(diǎn)飛離CD邊界，再經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后又從N點(diǎn)垂直于CD邊界回到電場(chǎng)區(qū)域，并恰能返回O點(diǎn).已知OP間距離為d，粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，電場(chǎng)強(qiáng)度大小，粒子重力不計(jì).試求： (1)粒子從M點(diǎn)飛離CD邊界時(shí)的速度大?。? (2)P、N兩點(diǎn)間的距離； (3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑. 【答案】 (1)2v0（2）（3） 13. 如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域abcd內(nèi)有垂直向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．現(xiàn)有一質(zhì)量為m，電荷量為+q的粒子從a點(diǎn)沿ab方向以一定的初速度進(jìn)入磁場(chǎng)，恰好從d點(diǎn)飛出，不計(jì)粒子重力． (1) 求粒子的初速度大小； (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點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子從bc邊的p點(diǎn)射出，且bP=L．求粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間． 【答案】（1）（2） 14. 如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)．將噴墨打印機(jī)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v0、帶相等電荷量的墨滴．調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)． (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(qiáng)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(dá)下板M點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B′，則B′的大小為多少？ 【答案】　(1)負(fù)電荷　　(2)　(3) - 11 -