高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 带电粒子在匀强磁场中的运动作业ppt课件

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1.如图所示,比荷为 的电子垂直射入宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场区域,则电子能从右边界射出这个区域至少应具有的初速度大小为(　　)
解析 要使电子能从右边界射出这个区域,则有R≥d,根据洛伦兹力提供向
2.(2023广东深圳高二期中)如图所示,MN为两个匀强磁场的分界面,两磁场的磁感应强度大小的关系为B1=2B2,一电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直于MN进入B1磁场,则它再一次向下通过O点时经过的时间为(　　)
解析 粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,粒子在B1磁场中运动的周期为
3.如图所示,水平放置的平行板长度为L、两板间距也为L,两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在两板正中央P点有一个不计重力的电子(质量为m、电荷量为-e),现在给电子一水平向右的瞬时初速度v0,欲使电子不与平行板相碰撞,则(　　)
4.如图所示,半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,P为磁场边界上的一点,大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,在纸面内沿各个方向以速率v从P点射入磁场,这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上且Q点为最远点,已知PQ圆弧长等于磁场边界周长的 ,不计粒子重力和粒子间的相互作用,则该匀强磁场的磁感应强度大小为(　　)
5.(多选)如图所示,在x>0,y>0的空间有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B,现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子,由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场,运动轨迹如图所示,不计重力的影响,则(　　)A.初速度最大的粒子是沿①射出的粒子B.初速度最大的粒子是沿②射出的粒子C.在磁场中运动时间最长的是沿③射出的粒子D.在磁场中运动时间最长的是沿④射出的粒子
6.(多选)如图所示,P、Q为一对平行板,板长与板间距离均为d,板间区域内充满匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一质量为m、电荷量为q的粒子(重力不计),以水平初速度v0从P、Q两板间左侧中央沿垂直磁场方向射入,粒子打到板上,则初速度v0大小可能为(　　)
7.(多选)如图所示,两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为l的等边三角形ABC分开,三角形内磁场垂直纸面向里,三角形顶点A处有一质子源,能沿∠BAC的角平分线方向发射速度不同的质子,所有质子均能通过C点,质子重力不计,比荷 =k,则质子的速度可能为(　　)
8.(多选)(2023山师附中高二月考)如图所示,在研究磁偏转的实验中,一实验小组把电子从P点沿半径PO以不同大小的速度射入圆形磁场区域,电子第一次以速度v1入射,速度方向偏转60°射出;电子第二次以速度v2入射,速度方向偏转90°射出。则电子第一次和第二次在磁场中运动的(　　)A.轨迹半径之比为 ∶1B.速度之比为1∶C.时间之比为3∶2D.时间之比为2∶3
解析 设圆形磁场区域半径为R,电子第一次以速度v1沿直径入射时,轨迹如图所示,电子飞出此磁场区域时速度方向偏转60°,则电子轨迹对应的圆心
9.如图所示,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后,沿平行于x轴的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点,N点在y轴上,OP与x轴的夹角为30°,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d,不计重力。求:(1)带电粒子的比荷;(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。
解析 (1)设带电粒子的质量为m、电荷量为q,加速后的速度大小为v。由动能定理有qU= mv2设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有
(2)由几何关系知,带电粒子射入磁场后运动到x轴所经过的路程为
10.如图所示,左、右边界分别为PP'、QQ'的匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量绝对值为q的微观粒子,沿图示方向以速度v0垂直磁场方向射入磁场。不计粒子重力,欲使粒子不能从边界QQ'射出,求粒子入射速度v0的最大值。
若粒子带正电,最大半径的轨迹如图甲所示
若粒子带负电,最大半径的轨迹如图乙所示
11.如图所示,A、C两点分别位于x轴和y轴上,∠OCA=30°,OA的长度为l。在△OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从OA边的某点垂直于OA边入射时,恰好垂直于OC边射出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t0,不计粒子的重力。
(1)求磁场的磁感应强度大小。(2)若已知磁感应强度大小为B,改变粒子从OA边垂直入射的位置,要使粒子经过磁场后仍从OA边射出,则粒子的最大入射速度为多大?
解析 (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,在时间t0内其速度方向改变了90°,故其周期T=4t0设磁感应强度大小为B,粒子速度为v,圆周运动的半径为r,由洛伦兹力公式