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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 專題8 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)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(qiáng)磁場，邊界OA上有一粒子源S.某一時(shí)刻，從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計(jì)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(shí)間有大量粒子從邊界OC射出磁場．已知∠AOC＝60，從邊界OC射出的粒子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間等于(T為粒子在磁場中運(yùn)動的周期)，則從邊界OC射出的粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間可能為(　　) 圖12 A. B． C． D． 【答案】AB 【解析】粒子在磁場中做逆時(shí)針方向的圓周運(yùn)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(yùn)動的時(shí)間就越短．由于粒子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間為，沿SA方向射出的粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間最長，如圖所示作出粒子運(yùn)動軌跡圖，由幾何關(guān)系可知當(dāng)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動繞過的弧所對應(yīng)的弦垂直邊界OC時(shí)，在磁場中運(yùn)動時(shí)間最短，SD⊥OC，則SD＝ES，即弦SD等于半徑，相應(yīng)∠DO′S＝60，即最短時(shí)間為t＝T＝，所以A、B正確． 2．(xx汕頭測評)如圖13為磁流體發(fā)電機(jī)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(qiáng)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13 A．D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(xiàng)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(qiáng)磁場區(qū)域?qū)挾葹閐，一個(gè)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14 A．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．改變v的方向 C．減小d D．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(yùn)動軌跡恰好與右邊界相切，做圓周運(yùn)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(xiàng)B、C正確． 4．如圖15所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi)，O點(diǎn)是cd邊的中點(diǎn)．一個(gè)帶正電的粒子僅在磁場力的作用下，從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場．現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)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15 A．若該帶電粒子在磁場中經(jīng)歷的時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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①、剛好從bc邊射出的軌跡②、從cd邊射出的軌跡③和剛好從ad邊射出的軌跡④.由帶正電的粒子從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi)，經(jīng)過時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場可知，帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期是2t0.如圖可知，從ab邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定不大于，從bc邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定不大于，從cd邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定是，從ad邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定不大于.所以選項(xiàng)A、C正確．