考前第考前第6天磁場及帶電粒子在磁場中的運動天磁場及帶電粒子在磁場中的運動公式方法記心中公式方法記心中過粒子運動軌跡中任意兩點過粒子運動軌跡中任意兩點M、N(一般是界點，一般是界點，即即“入點入點”與與“出點出點”)，做與速度方向垂直的半徑，做與速度方向垂直的半徑，兩條半徑的交點是圓心兩條半徑的交點是圓心O，如圖甲所示，如圖甲所示做某一點做某一點M(一般是一般是“入點入點”或或“出點出點”)與速度方與速度方向垂直的半徑，再做向垂直的半徑，再做M、N兩點連線兩點連線(弦弦)的中垂的中垂線，其交點是圓弧軌道的圓心線，其交點是圓弧軌道的圓心O，如圖乙所示，如圖乙所示過兩點過兩點(一般是一般是“入點入點”或或“出點出點”)的速度方向夾的速度方向夾角角(偏向角偏向角)的補角，做角平分線，角平分線上到的補角，做角平分線，角平分線上到兩直線距離等于半徑的點即為圓心，如圖丙所兩直線距離等于半徑的點即為圓心，如圖丙所示示易混易錯天天清易混易錯天天清考前預測成績升考前預測成績升1如圖為一如圖為一“濾速器濾速器”裝置的示意圖，裝置的示意圖，a、b為水平放為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔水平方向經(jīng)小孔O進入進入a、b兩板之間為了選取某兩板之間為了選取某種具有特定速率的電子，可在種具有特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場使所選電子仍能沿垂直于紙面的方向加一勻強磁場使所選電子仍能夠沿水平直線夠沿水平直線OO運動，由運動，由O射出不計重力作用，射出不計重力作用，能達到上述目的的辦法是能達到上述目的的辦法是()A使使a板電勢高于板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里板，磁場方向垂直紙面向里B使使a板電勢低于板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里板，磁場方向垂直紙面向里C使使a板電勢高于板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外板，磁場方向垂直紙面向外D使使a板電勢低于板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外板，磁場方向垂直紙面向外解析：選解析：選AD.電子帶負電，若電子帶負電，若a板電勢高，則電場力板電勢高，則電場力向上，電子所受洛倫茲力必須向下，由左手定則可向上，電子所受洛倫茲力必須向下，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向里；若知，磁場方向垂直紙面向里；若a板電勢低，則電板電勢低，則電場力向下，電子所受洛倫茲力必須向上，由左手定場力向下，電子所受洛倫茲力必須向上，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向外則可知，磁場方向垂直紙面向外A、D選項正確選項正確2.如圖所示，由如圖所示，由abcd組成的一閉合線框，其中組成的一閉合線框，其中a、b、c三點的坐標分別為三點的坐標分別為(0，L,0)(L，L,0)，(L,0,0)，整，整個空間處于沿個空間處于沿y軸正方向的勻強磁場中，通入電流軸正方向的勻強磁場中，通入電流I，方向如圖所示，關(guān)于各邊所受的安培力的大小，下方向如圖所示，關(guān)于各邊所受的安培力的大小，下列說法中正確的是列說法中正確的是()Aab邊與邊與bc邊受到的安培力大小相等，方向相互邊受到的安培力大小相等，方向相互垂直垂直Bcd邊受到的安培力最大，方向平行于邊受到的安培力最大，方向平行于xOz平面平面Ccd邊與邊與ad邊受到的安培力大小相等，方向平行邊受到的安培力大小相等，方向平行于于yOz平面平面Dad邊不受安培力作用邊不受安培力作用解析：選解析：選B.由由FBIL可知，可知，ab邊所受的安培力大小邊所受的安培力大小為為FabBIL；bc邊與磁感應(yīng)強度邊與磁感應(yīng)強度B平行，所以平行，所以bc邊邊所受的安培力為零，即所受的安培力為零，即Fbc0，A錯誤錯誤cd邊所受邊所受的安培力大小的安培力大小FcdBILcd，方向平行于，方向平行于xOz平面；平面；ad邊所受安培力邊所受安培力FadBILabcosadOBILOd，方向垂，方向垂直于直于yOz平面，由數(shù)學知識可知平面，由數(shù)學知識可知LcdLOd，所以，所以B正正確，確，C、D錯誤錯誤3如圖所示，如圖所示，MN是紙面內(nèi)的一條直線，其所在空是紙面內(nèi)的一條直線，其所在空間內(nèi)充滿了與紙面平行的勻強電場和與紙面垂直的間內(nèi)充滿了與紙面平行的勻強電場和與紙面垂直的勻強磁場中的一種勻強磁場中的一種(場區(qū)都足夠大，電場和磁場均不場區(qū)都足夠大，電場和磁場均不會隨時間變化會隨時間變化)，現(xiàn)有一重力不計的帶電粒子從，現(xiàn)有一重力不計的帶電粒子從MN上的上的O點以水平初速度點以水平初速度v0射入場區(qū)，下列判斷正確的射入場區(qū)，下列判斷正確的是是()A若只改變粒子的水平初速度若只改變粒子的水平初速度v0大小，發(fā)現(xiàn)粒子大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到再回到MN上時所用的時間不變，則該空間存在的上時所用的時間不變，則該空間存在的一定是磁場一定是磁場B若只改變粒子的水平初速度若只改變粒子的水平初速度v0大小，發(fā)現(xiàn)粒子大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到再回到MN上時與其所成夾角不變，則該空間存在上時與其所成夾角不變，則該空間存在的一定是磁場的一定是磁場C如果粒子再回到如果粒子再回到MN上時速度大小不變，則該上時速度大小不變，則該空間存在的一定是電場空間存在的一定是電場D如果粒子再回到如果粒子再回到MN上時速度增大，則該空間上時速度增大，則該空間存在的有可能是磁場存在的有可能是磁場4.如圖所示，在垂直紙面向里的勻強磁場的邊界上，如圖所示，在垂直紙面向里的勻強磁場的邊界上，有兩個質(zhì)量和電荷量均相同的正負離子有兩個質(zhì)量和電荷量均相同的正負離子(不計重力不計重力)，從點從點A以相同的速率先后射入磁場中，入射方向與以相同的速率先后射入磁場中，入射方向與邊界成邊界成角，則正負離子在磁場中角，則正負離子在磁場中()A運動時間相同運動時間相同B運動軌道的半徑相同運動軌道的半徑相同C重新回到邊界時速度的大小和方向相同重新回到邊界時速度的大小和方向相同D重新回到邊界的位置與重新回到邊界的位置與A點距離相等點距離相等5.核聚變反應(yīng)需要幾百萬度以上的高溫，為把高溫核聚變反應(yīng)需要幾百萬度以上的高溫，為把高溫條件下高速運動的離子約束在小范圍內(nèi)條件下高速運動的離子約束在小范圍內(nèi)(否則不可能否則不可能發(fā)生核反應(yīng)發(fā)生核反應(yīng))，通常采用磁約束的方法，通常采用磁約束的方法(托卡馬克裝托卡馬克裝置置)如圖所示，環(huán)狀勻強磁場圍成中空區(qū)域，中空如圖所示，環(huán)狀勻強磁場圍成中空區(qū)域，中空區(qū)域中的帶電粒子只要速度不是很大，都不會穿出區(qū)域中的帶電粒子只要速度不是很大，都不會穿出磁場的外邊緣而被約束在該區(qū)域內(nèi)設(shè)環(huán)狀磁場的磁場的外邊緣而被約束在該區(qū)域內(nèi)設(shè)環(huán)狀磁場的內(nèi)半徑為內(nèi)半徑為R10.5 m，外半徑，外半徑R21.0 m，磁場的磁感，磁場的磁感強度強度B1.0 T，若被束縛帶電粒子的荷質(zhì)比為，若被束縛帶電粒子的荷質(zhì)比為q/m4.0107 C/kg，中空區(qū)域內(nèi)帶電粒子具有各個方向，中空區(qū)域內(nèi)帶電粒子具有各個方向的速度求：的速度求：(1)粒子沿環(huán)狀的半徑方向射入磁場，不能穿越磁粒子沿環(huán)狀的半徑方向射入磁場，不能穿越磁場的最大速度；場的最大速度；(2)所有粒子不能穿越磁場的最大速度所有粒子不能穿越磁場的最大速度答案：答案：(1)1.5107 m/s(2)1.0107 m/s