帶電粒子在磁場中的運動質(zhì)譜儀

1、帶電粒子在磁場中的運動 質(zhì)譜儀·典型例題解析后垂直進入同一勻強磁場作圓周運動，則這兩粒子的動能之比Ek1Ek2_，軌道半徑之比r1r2_，周期之比T1T2_【例2】如圖1660所示，一束電子(電量為e)以速度v垂直射入磁感強度為B，寬度為d的勻強磁場中，穿透磁場時速度方向與原來入射方向的夾角是30°，則電子的質(zhì)量是_，穿透磁場的時間是_【例3】如圖1661所示，在屏上MN的上側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，一群帶負電的同種粒子以相同的速度v從屏上P處的孔中沿垂直于磁場的方向射</PGN0191A.TXT/PGN>入磁場粒子入射方向在與B垂直的平面內(nèi)，且散開在與MN

2、的垂線PC的夾角為的范圍內(nèi)，粒子質(zhì)量為m，電量為q，試確定粒子打在螢光屏上的位置【例4】如圖1662所示，電子槍發(fā)出的電子，初速度為零，當(dāng)被一定的電勢差U加速后，從N點沿MN方向出射，在MN的正下方距N點為d處有一個靶P，若加上垂直于紙面的勻強磁場，則電子恰能擊中靶P已知U、d，電子電量e，質(zhì)量m以及MNP，則所加磁場的磁感應(yīng)強度方向為_，大小為_跟蹤反饋1一帶電粒子在磁感應(yīng)強度是B的勻強磁場中作勻速圓周運動，如果它又順利進入另一磁感應(yīng)強度是2B的勻強磁場(仍作勻速圓周運動)，則 A粒子的速率加倍，周期減半B粒子的速率不變，軌道半徑減半C粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4D粒子的速率不變

3、，周期減半2如圖1663所示，在磁感應(yīng)強度是B的水平勻強磁場中有一電子以速度v0豎直向上運動，電子離開出發(fā)點能達到的最大高度是_，達到最大高度所用的時間是_，電子能達到的最大位移等于_，達到最大位移所用的時間是_3通電導(dǎo)線附近的平面上，有一帶電粒子，只在磁場力作用下作曲線運動，其軌跡如圖1664所示，其中正確的是 4如圖1665所示，速度相同的質(zhì)子和電子從縫O處射入勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，入射的方向在紙面內(nèi)并與(cdoab垂直，圖中畫出了四個圓弧(其中一個是電子的軌跡，另一個是質(zhì)子的軌跡)，oa和od的半徑相同，ob和oc的半徑相同，則電子的軌跡是 AoaBobCocDod帶電粒子

4、在復(fù)合場中的運動·典型例題解析【例1】 一帶電量為q、質(zhì)量為m的小球從傾角為的光滑的斜面上由靜止開始下滑斜面處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向如圖1683所示，求小球在斜面上滑行的速度范圍和滑行的最大距離【例2】 空氣電離后形成正負離子數(shù)相等、電性相反、呈現(xiàn)中性狀態(tài)的等離子體，現(xiàn)有如圖1684所示的裝置：P和Q為一對平行金屬板，兩板距離為d，內(nèi)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場此裝置叫磁流體發(fā)電機設(shè)等離子體垂直進入磁場，速度為v，電量為q，氣體通過的橫截面積(即PQ兩板正對空間的橫截面積)為S，等效內(nèi)阻為r，負載電阻為R，求(1)磁流體發(fā)電機的電動勢；(2)磁流體發(fā)電機的總功率P【例3

5、】如圖1685所示，在x軸上方有水平向左的勻強電場，電場強度為E，在x軸下方有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B正離子從M點垂直磁場方向，以速度v射入磁場區(qū)域，從N點以垂直于x軸的方向進入電場區(qū)域，然后到達y軸上P點，若OPON，則入射速度應(yīng)多大？若正離子在磁場中運動時間為t1，在電場中運動時間為t2，則t1t2多大？【例4】 如圖1686所示，套在很長的絕緣直棒上的小球，其質(zhì)量為m、帶電量是q，小球可在棒上滑動，將此棒豎直放在互相垂直，且沿水平方向的勻強電場和勻強磁場中，電場強度是E，磁感強度是B，小球與棒的摩擦系數(shù)為，求小球由靜止沿棒下落的最大加速度和最大速度(設(shè)小球帶電量不變)跟蹤反

6、饋 1如圖1687所示，一質(zhì)量為m的帶電液滴在相互垂直的勻強電場和勻強磁場中(電場豎直向下，磁場在水平方向)的豎直平面內(nèi)作半徑為R的勻速圓周運動，則這個液滴 A一定帶正電，而且沿逆時針方向運動B一定帶負電，而且沿順時針方向運動C一定帶負電，但繞行方向不能確定D不能確定帶電性質(zhì)，也不能確定繞行方向2圖1688中虛線所圍的區(qū)域內(nèi)，存在電場強度為E的勻強電場和磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場已知從左方P點處以v水平射入的電子，穿過此區(qū)域未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)重力可忽略不計，則在這區(qū)域中的E和B的方向可能是 AE和B都沿水平方向，并與v方向相同BE和B都沿水平方向，并與v方向相反CE豎直向上，B垂直紙面向外DE豎直向

7、上，B垂直紙面向里3如圖1689所示，光滑的半圓形絕緣曲面半徑為R，有一質(zhì)量為m，帶電量為q的帶正電小球從與圓心等高的A位置由靜止沿曲面下滑，整個裝置處于勻強電場和勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，電場強度為Emg/q則小球第二次經(jīng)過最低點時對曲面的壓力為多大？4如圖1690所示，相互垂直的勻強電場和勻強磁場，其電場強度和磁感應(yīng)強度分別為E和B，一個質(zhì)量為m，帶正電量為q的油滴，以水平速度v0從a點射入，經(jīng)一段時間后運動到b，試計算(1)油滴剛進入疊加場a點時的加速度(2)若到達b點時，偏離入射方向的距離為d，此時速度大小為多大？高考專題訓(xùn)練磁場時間：40分鐘 分值：100分1(2013

8、83;上海市七校聯(lián)考)如圖所示，為某種用來束縛粒子的磁場的磁感線分布情況，以O(shè)點(圖中白點)為坐標(biāo)原點，沿Z軸正方向磁感應(yīng)強度B大小的變化最有可能為()2(多選題)(2013·廣東省東莞市調(diào)研)如圖兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為.質(zhì)量為m、長為L的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，整個裝置處于垂直ab方向的勻強磁場中當(dāng)金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時，金屬桿ab保持靜止則磁感應(yīng)強度方向和大小可能為()A豎直向上，B平行導(dǎo)軌向上，C水平向右，D水平向左，(2013·湖北省模擬)如圖所示，一條形磁鐵靜止在固定斜面上，上端為N極，下端為S極，其一條磁感線如圖

9、所示，垂直于紙面方向有兩根完全相同的固定導(dǎo)線，它們與磁鐵兩端的連線都與斜面垂直且長度相等(如圖中虛線所示)開始兩根導(dǎo)線未通電流，斜面對磁鐵的彈力、摩擦力的大小分別為FN、Ff，后來兩根導(dǎo)線通一圖示方向大小相同的電流后，磁鐵仍然靜止，則與未通電時相比()AFN、Ff均變大 BFN不變，F(xiàn)f變小CFN變大，F(xiàn)f不變 DFN變小，F(xiàn)f不變(2013·浙江省名校聯(lián)盟聯(lián)考)質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進入勻強磁場，運行的半圓軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的是()AM帶負電，N帶正電BM的速率小于N的速率C洛倫茲力對M、N做正功DM的運行時間大于N的運行時間(20

10、13·湖南省十二校聯(lián)考)美國物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得以較高能量帶電粒子方面前進了一步，如圖所示為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在A、C板間，帶電粒子從P0處靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動，對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()A帶電粒子每運動一周被加速一次BP1P2P2P3C加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸無關(guān)D加速電場方向需要做周期性的變化(2013

11、·安徽省師大附中摸底)如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.在xOy平面內(nèi)，從原點O處沿與x軸正方向成角(0<<)以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計)則下列說法正確的是()A若v一定，越大，則粒子在磁場中運動的時間越短B若v一定，越大，則粒子在離開磁場的位置距O點越遠C若一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大D若一定，v越大，則粒子在磁場中運動的時間越短(2013·黑龍江省牡丹江市聯(lián)考)導(dǎo)體導(dǎo)電是導(dǎo)體中的自由電荷定向移動的結(jié)果，這些可以移動的電荷又叫載流子，例如金屬導(dǎo)體中的載流子就是自由電子現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料可以分成兩

12、大類，一類是N型半導(dǎo)體，它的載流子為電子；另一類為P型半導(dǎo)體，它的載流子是“空穴”，相當(dāng)于帶正電的粒子如果把某種材料制成的長方體放在勻強磁場中，磁場方向如圖所示，且與前后側(cè)面垂直長方體中通入水平向右的電流，測得長方體的上、下表面M、N的電勢分別為UM、UN，則該種材料()A如果是P型半導(dǎo)體，有UMUNB如果是N型半導(dǎo)體，有UMUNC如果是P型半導(dǎo)體，有UMUND如果是金屬導(dǎo)體，有UMUN8(多選題)(2013·江西省景德鎮(zhèn)檢測)如圖所示，以直角三角形AOC為邊界的有界勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度為B，A60°，AOa.在O點放置一個粒子源，可以向各個方向發(fā)射某種帶負電粒子，粒子

13、的比荷為q/m，發(fā)射速度大小都為v0，且滿足v0，發(fā)射方向由圖中的角度表示對于粒子進入磁場后的運動(不計重力作用)，下列說法正確的是()A粒子有可能打到A點B以60°飛入的粒子在磁場中運動時間最短C以<30°飛入的粒子在磁場中運動的時間都相等D在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出(2013·江西省九校聯(lián)考)如圖所示，光滑的水平桌面處在方向豎直向下的勻強磁場中，桌面上平放著一根一端開口、內(nèi)壁光滑的絕緣細管，細管封閉端有一帶電小球，小球直徑略小于管的直徑，細管的中心軸線沿y軸方向在水平拉力F作用下，細管沿x軸方向勻速運動，帶電小球能從管口處飛出，帶電小球在離開細管

14、前的運動過程中，關(guān)于小球運動的加速度a、沿y軸方向的速度vy、拉力F以及管壁對小球的彈力做功的功率P隨時間t變化的圖象分別如下圖所示，其中正確的是()(2013·北京市門頭溝區(qū)模擬)如圖所示，有理想邊界的勻強磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度大小為B，某帶電粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)大小為k，由靜止開始經(jīng)電壓為U的電場加速后，從O點垂直射入磁場，又從P點穿出磁場下列說法正確的是(不計粒子所受重力)()A如果只增加U，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場B如果只減小B，粒子可以從ab邊某位置穿出磁場C如果既減小U又增加B，粒子可以從bc邊某位置穿出磁場D如果只增加k，粒子可以從dP之間某

15、位置穿出磁場(2013·江西省九校聯(lián)考)勻強磁場區(qū)域由一個半徑為R的半圓和一個長為2R、寬為R/2的矩形組成，磁場的方向如圖所示一束質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(粒子間的相互作用和重力均不計)以速度v從邊界AN的中點P垂直于AN和磁場方向射入磁場中問：(1)當(dāng)磁感應(yīng)強度為多大時，粒子恰好從A點射出？(2)對應(yīng)于粒子可能射出的各段磁場邊界，磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足什么條件？(2013·湖南省六校聯(lián)考)如圖，OAC的三個頂點的坐標(biāo)分別為O(0,0)、A(0，L)、C(L,0)，在OAC區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強磁場在t0時刻，同時從三角形的OA邊各處以沿y軸正向的相同速度將質(zhì)量均

16、為m、電荷量均為q的帶正電粒子射入磁場，已知在tt0時刻從OC邊射出磁場的粒子的速度方向垂直于y軸不計粒子重力和空氣阻力及粒子間相互作用(1)求磁場的磁感應(yīng)強度B的大??；(2)若從OA邊兩個不同位置射入磁場的粒子，先后從OC邊上的同一點P(P點圖中未標(biāo)出)射出磁場，求這兩個粒子在磁場中運動的時間t1與t2之間應(yīng)滿足的關(guān)系；(3)從OC邊上的同一點P射出磁場的這兩個粒子經(jīng)過P點的時間間隔與P點位置有關(guān)，若該時間間隔最大值為，求粒子進入磁場時的速度大小(2013·廣東省東莞市期末調(diào)研)如圖所示，在真空中，半徑為d的虛線所圍的圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直紙面向外的勻強磁場，在磁場右側(cè)有一對平行金屬

17、板M和N，兩板間距離也為d，板長為l.板間存在勻強電場，兩板間的電壓為U0.兩板的中心線O1O2，與磁場區(qū)域的圓心O在同一直線上有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子，以速率v0從圓周上的P點沿垂直于半徑OO1并指向圓心O的方向進入磁場，從圓周上的O1點飛出磁場后沿兩板的中心線O1O2射入勻強電場，從兩板右端某處飛出不計粒子所受重力求：(1)磁場的磁感應(yīng)強度B的大??；(2)粒子在磁場和電場中運動的總時間；(3)當(dāng)粒子在電場中經(jīng)過時間t時，突然改變兩金屬板帶電性質(zhì)，使電場反向，且兩板間電壓變?yōu)閁1，則粒子恰好能從O2點飛出電場，求電壓U1和U0的比值 (2)(3)3:12014高三物理專項訓(xùn)練步步

18、高課時復(fù)習(xí)：磁場安培力1關(guān)于磁通量的概念，以下說法中正確的是()A磁通量發(fā)生變化，一定是磁場發(fā)生變化引起的B磁感應(yīng)強度越大，穿過閉合回路的磁通量也越大C磁感應(yīng)強度越大，線圈面積越大，則穿過線圈的磁通量也越大D穿過線圈的磁通量為零，但該處的磁感應(yīng)強度不一定為零2在赤道上，地磁場可以看做是沿南北方向并且與地面平行的勻強磁場，磁感應(yīng)強度是5×105 T如果赤道上有一條沿東西方向的直導(dǎo)線，長40 m，載有20 A的電流，地磁場對這根導(dǎo)線的作用力大小是()A4×108 NB2.5×105 NC9×104 N D4×102 N3.如圖所示，半徑為R的圓線圈

19、共有n匝，其中心位置處半徑為r的虛線范圍內(nèi)有勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面，若磁感應(yīng)強度為B，則穿過線圈的磁通量為()ABR2 BBr2CnBR2 DnBr24.兩個完全相同的圓形線圈，如圖所示，穿在一根絕緣的光滑水平橫桿上，分別通以方向相同的電流I1、I2，則()A兩線圈相互吸引 B兩線圈相互排斥C兩線圈靜止 D兩線圈先吸引后排斥5.一直導(dǎo)線平行于通電螺線管的軸線放置在螺線管的上方，如圖所示如果直導(dǎo)線可以自由地運用且通以由a到b的電流，則判斷導(dǎo)線ab受磁場力后的運動情況()A從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并靠近螺線管B從上向下看順時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管C從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動并遠離螺線管D從上向下看逆時針

20、轉(zhuǎn)動并靠近螺線管6如圖所示，一根通電直導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度B1 T的勻強磁場中，在以導(dǎo)線為圓心，半徑為r的圓周上有a、b、c、d四個點，若a點的實際磁感應(yīng)強度為0，則下列說法中正確的是()A直導(dǎo)線中電流方向是垂直紙面向里的Bc點的實際磁感應(yīng)強度也為0Cd點實際磁感應(yīng)強度為 T，方向斜向右下方，與B的夾角為45°D以上均不正確7.如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒電阻為R，初始時靜止于光滑的水平軌道上，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，其方向與軌道平面成角斜向上方，開關(guān)閉合后導(dǎo)體棒開始運動，則()A導(dǎo)體棒向左運動B開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN所受安培力為C開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN

21、所受安培力為D開關(guān)閉合瞬間導(dǎo)體棒MN的加速度為8如圖所示，條形磁鐵放在光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉住而平衡，A為水平放置的直導(dǎo)線的截面，導(dǎo)線中無電流時磁鐵對斜面的壓力為FN1；當(dāng)導(dǎo)線中有垂直紙面向外的電流時，磁鐵對斜面的壓力為FN2，則下列關(guān)于壓力和彈簧的伸長量的說法中正確的是()AFN1FN2，彈簧的伸長量減小BFN1FN2，彈簧的伸長量減小CFN1FN2，彈簧的伸長量增大DFN1FN2，彈簧的伸長量減小9.如圖所示，通電直導(dǎo)線E垂直紙面放置，通電電流方向I指向紙里，通電矩形線圈ABCD在直導(dǎo)線的右側(cè)，線圈平面與紙面平行，電流I1的方向為逆時針，A、D兩點與直導(dǎo)線距離相等，對矩形線圈在磁場作用下運動情況的正確敘述是()A以直導(dǎo)線為軸，在紙面上逆時針轉(zhuǎn)動B在紙面沿虛線OO向右移動C以O(shè)O為軸，AB邊垂直紙面向里運動，CD邊垂直紙面向外運動D以O(shè)O為軸，AB邊垂直紙面向外運動，CD邊垂直紙面向里運動，同時靠近導(dǎo)線E10.如圖所示，光滑的金屬軌道分水平段和圓弧段兩部