第十一章 磁场-4动态圆问题 高三物理一轮复习

「放缩圆」

1.(多选)(2022·辽宁模拟)如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里的匀强磁场。质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场。图中实线是它们的轨迹，已知O是PQ的中点，不计粒子重力。下列说法中正确的是（  ）

A．粒子c带正电，粒子a、b带负电

B．射入磁场时粒子c的速率最小

C．粒子a在磁场中运动的时间最长

D．若匀强磁场磁感应强度增大，其他条件不变，则a粒子运动时间不变

2.(多选)如图所示，正方形abcd区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，O点是cd边的中点，一个带正电的粒子(重力忽略不计)若从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°角的方向(如图中虚线所示)，以各种不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是（  ）

A．该带电粒子不可能刚好从正方形的某个顶点射出磁场

B．若该带电粒子从ab边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t0

C．若该带电粒子从bc边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t0

D．若该带电粒子从bc边射出磁场，它在磁场中经历的时间可能是t0

3.如图所示，匀强磁场的边界为直角三角形abc，一束带正电的相同粒子以不同的速度v沿bc方向从b点射入磁场，不计粒子的重力。关于粒子在磁场中的运动情况，下列说法正确的是（  ）

A．入射速度越大的粒子，在磁场中的运动时间越长

B．入射速度越大的粒子，在磁场中的运动轨迹越长

C．从ab边出射的粒子在磁场中的运动时间都相等

D．从ac边出射的粒子在磁场中的运动时间都相等

4.如图所示，等腰直角三角形abc区域存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B．三个相同的带电粒子从b点沿bc方向分别以速度v1、v2、v3射入磁场，在磁场中运动的时间分别为t1、t2、t3，且t1∶t2∶t3＝3∶3∶1.直角边bc的长度为L，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是   （  ）

A．三个速度的大小关系一定是v1＝v2＜v3

B．三个速度的大小关系可能是v2＜v1＜v3

C．粒子的比荷＝

D．粒子的比荷＝

5.平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面(纸面)如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q>0)．粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角．已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场．不计重力．粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为（  ）

A．   B．   C．   D．

6.一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示， 为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径．一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率．不计粒子之间的相互作用．在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（  ）

A．   B．   C．   D．

「旋转圆」

7.如图所示，在0≤x≤0.3 m区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小B＝0.2 T，方向垂直纸面向外。一位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量同种带正电粒子，所有粒子的初速度大小均为2×104 m/s，方向与y轴正方向的夹角分布在0～180°范围内。已知粒子的电荷量为2×10－4 C，质量为4×10－10 kg，则这些粒子在磁场中运动的最长时间为（  ）

A．×10－5 s  B．×10－5 s

C．π×10－5 s  D．×10－5 s

8.(多选)(2022·河北二模)如图所示，边界OA与OC之间存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，∠AOC＝60°。边界OA上距O点l处有一粒子源S，可发射质量为m，带正电荷q的等速粒子。当S沿纸面向磁场各个方向发射粒子，发现都没有粒子从OC边界射出。则（  ）

A．粒子的最大发射速率不超过

B．粒子的最大发射速率不超过

C．粒子从OA边界离开磁场时离S的最远距离可能为l

D．粒子从OA边界离开磁场时离S的最远距离可能为

9.如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁场，若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上．不计重力及带电粒子之间的相互作用，则v2∶v1 为（  ）

A．∶2   B．∶1

C．∶1   D．3∶

10.(多选)(2022·山西模拟)如图所示，在荧光屏MN上方分布了水平方向的匀强磁场，方向垂直纸面向里。距离荧光屏d处有一粒子源S，能够在纸面内不断地向各个方向同时发射电荷量为q，质量为m的带正电粒子，不计粒子的重力，已知粒子做圆周运动的半径也恰好为d，则（  ）

A．粒子能打到荧光屏上的区域长度为2d

B．能打到荧光屏上最左侧的粒子所用的时间为

C．粒子从发射到达到荧光屏上的最长时间为

D．同一时刻发射的粒子打到荧光屏上的最大时间差

11.(多选)(2022·山东检测)如图所示，半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，MN是一竖直放置足够长的感光板。大量相同的带正电粒子从圆形磁场最高点P以速度v沿不同方向垂直磁场方向射入，不考虑速度沿圆形磁场切线方向入射的粒子。粒子质量为m、电荷量为q，不考虑粒子间的相互作用力和粒子的重力。关于这些粒子的运动，以下说法正确的是（  ）

A．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的时间越短

B．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的时间越长

C．若粒子速度大小均为v＝，出射后均可垂直打在MN上

D．若粒子速度大小均为v＝，则粒子在磁场中的运动时间一定小于

12.(多选)如图所示，长方形abcd的长ad＝0.6 m，宽ab＝0.3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以e为圆心，eb为半径的圆弧和以O为圆心，Od为半径的圆弧组成的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(eb边界上无磁场)，磁感应强度B＝0.25 T．一群不计重力、质量m＝3×10－7 kg、电荷量q＝2×10－3C的带正电粒子以速度v＝5×102 m/s沿垂直于ad且垂直于磁场方向射入磁场区域，粒子间的相互作用不计，则下列判断正确的是（  ）

A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在ab边

B．从aO边射入的粒子，出射时全部通过b点

C．从Od边射入的粒子，出射时全部通过b点

D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边

13.(2022·湖北模拟)如图所示，边界OM与ON之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界ON上有一粒子源S。某一时刻，从离子源S沿平行于纸面，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等，经过一段时间有大量粒子从边界OM射出磁场。已知∠MON＝30°，从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于T(T为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最短时间为（  ）

A．T  B．T   C．T  D．T

14.如图所示为圆形区域的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，边界跟y轴相切于坐标原点O。O点处有一放射源，沿纸面向各方向射出速率均为v的某种带电粒子，带电粒子在磁场中做圆周运动的半径是圆形磁场区域半径的两倍。已知该带电粒子的质量为m、电荷量为q，不考虑带电粒子的重力。

（1）推导带电粒子在磁场空间做圆周运动的轨迹半径；

（2）求带电粒子通过磁场空间的最大偏转角。

15.如图所示，在y≥0的区域存在垂直xOy平面向外的匀强磁场，坐标原点O处有一粒子源，可向x轴和x轴上方的各个方向均匀地不断发射速度大小均为v、质量为m、带电荷量为＋q的同种带电粒子。在x轴上距离原点x0处垂直于x轴放置一个长度为x0、厚度不计、能接收带电粒子的薄金属板P(粒子一旦打在金属板 P上，其速度立即变为0)。现观察到沿x轴负方向射出的粒子恰好打在薄金属板的上端，且速度方向与y轴平行。不计带电粒子的重力和粒子间相互作用力，求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）被薄金属板接收的粒子中运动的最长与最短时间的差值；

（3）打在薄金属板右侧面与左侧面的粒子数目之比。

「平移圆」

16.如图所示，x轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。甲、乙两粒子分别从距x轴h与2h的高度以速率v0平行于x轴正向进入磁场，并都从P点离开磁场，OP＝h。则甲、乙两粒子比荷的比值为(不计重力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)（  ）

A．32∶41  B．56∶41 

C．64∶41  D．41∶28

17.(多选)如图所示，在Ⅰ、Ⅱ两个区域内存在磁感应强度大小均为B的匀强磁场，磁场方向分别垂直于纸面向外和向里，AD、AC边界的夹角∠DAC＝30°，边界AC与边界MN平行，Ⅱ区域宽度为D．质量为m、电荷量为＋q的粒子可在边界AD上的不同点射入，入射速度垂直AD且垂直磁场，若入射速度大小为，不计粒子重力，则（  ）

A．粒子在磁场中的运动半径为

B．粒子在距A点0.5d处射入，不会进入Ⅱ区域

C．粒子在距A点1.5d处射入，在Ⅰ区内运动的时间为

D．能够进入Ⅱ区域的粒子，在Ⅱ区域内运动的最短时间为

18.(多选)如图所示，A点的离子源沿纸面垂直OQ方向向上射出一束负离子，离子的重力忽略不计．为把这束负离子约束在OP之下的区域，可加垂直纸面的匀强磁场．已知O、A两点间的距离为s，负离子的比荷为，速率为v，OP与OQ间的夹角为30°，则所加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向可能是（  ）

A．B>，垂直纸面向里   B．B>，垂直纸面向里

C．B>，垂直纸面向外   D．B>，垂直纸面向外