高中物理 模塊九 磁場(chǎng) 考點(diǎn)4_1 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)之直線磁場(chǎng)邊界問(wèn)題試題1

考點(diǎn)4.1 直線磁場(chǎng)邊界問(wèn)題(1)直線邊界(2)對(duì)稱性：粒子從同一直線邊界進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)，入射方向與出射方向與邊界的夾角相等。(3) 帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解題“三步法”畫軌跡：即確定圓心，畫出運(yùn)動(dòng)軌跡找聯(lián)系：軌道半徑與磁感應(yīng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)速度的聯(lián)系，偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的聯(lián)系，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與周期的聯(lián)系用規(guī)律：即牛頓運(yùn)動(dòng)定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，特別是周期公式、半徑公式1. （多選）如圖所示，兩個(gè)帶電粒子M和N，以相同的速度經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖兩種虛線所示，下列表述正確的是( AB )A. M帶負(fù)電，N帶正電B. M的運(yùn)行時(shí)間不可能等于N的運(yùn)行時(shí)間C. M的帶電量小于N的帶電量D. M的質(zhì)量大于N的質(zhì)量2. （多選）日本福島核電站的核泄漏事故，使碘的同位素131被更多的人所了解。利用質(zhì)譜儀可分析碘的各種同位素，如圖所示，電荷量均為q的碘131和碘127質(zhì)量分別為m1和m2，它們從容器A下方的小孔S1進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)(入場(chǎng)速度忽略不計(jì))，經(jīng)電場(chǎng)加速后從S2小孔射出，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上。下列說(shuō)法正確的是(BD)A. 磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里B. 碘131進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率為C. 碘131與碘127在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間差值為D. 打到照相底片上的碘131與碘127之間的距離為()3. (2016全國(guó)卷，15)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。質(zhì)子在入口處從靜止開始被加速電場(chǎng)加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場(chǎng)。若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場(chǎng)加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開磁場(chǎng)，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍。此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為(D)A11 B12 C121 D1444. 如圖所示，在邊界上方存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有兩個(gè)電荷量、質(zhì)量均相同的正、負(fù)粒子(不計(jì)重力)，從邊界上的O點(diǎn)以相同速度先后射入磁場(chǎng)中，入射方向與邊界成角，則關(guān)于正、負(fù)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ B ）A. 運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑相同B. 重新回到邊界所用時(shí)間相同C. 重新回到邊界時(shí)速度大小和方向相同D. 重新回到邊界時(shí)與O點(diǎn)的距離相等5. 一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行，如圖中的虛線所示在圖所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是(AD)6. 如圖所示，在x軸上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)電子(質(zhì)量為m，電荷量為q)從x軸上的O點(diǎn)以速度v斜向上射入磁場(chǎng)中，速度方向與x軸的夾角為45并與磁場(chǎng)方向垂直。電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，從x軸上的P點(diǎn)射出磁場(chǎng)。則(AC)A. 電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為B. 電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為C. CO、P兩點(diǎn)間的距離為D. DO、P兩點(diǎn)間的距離為7. 如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成角(0<<)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))則下列說(shuō)法正確的是(A )A. 若v一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短B. 若v一定，越大，則粒子在離開磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)C. 若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大D. 若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短8. 如圖所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一帶負(fù)電的粒子從原點(diǎn)O以與x軸成30角斜向上射入磁場(chǎng)，且在上方運(yùn)動(dòng)半徑為R.則(D)A. 粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)OB. 粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為21C. 粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D. 粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí)，沿x軸前進(jìn)3R9. 如圖所示，直角三角形ABC中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比荷相同的兩個(gè)粒子沿AB方向自A點(diǎn)射入磁場(chǎng)，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則(BD ) A. 從P射出的粒子速度大B. 從Q射出的粒子速度大C. 從P射出的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)D. 兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng)10. (多選)如圖所示，兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打到屏P上不計(jì)重力，下列說(shuō)法正確的有(AD)A. Aa、b均帶正電B. Ba在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短C. a在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短D. a在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近11. 如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120角，若粒子穿過(guò)y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是(C)A.，正電荷B.，正電荷C.，負(fù)電荷D.，負(fù)電荷12. (多選)利用如圖所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子。圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L(zhǎng)。一群質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說(shuō)法正確的是(BC)A. 粒子帶正電B. 射出粒子的最大速度為C. 保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D. 保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大13. （多選）如圖所示，在第二象限內(nèi)有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在第一、第四象限內(nèi)分別存在如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等. 有一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直x軸，從x軸上的P點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好與y軸成45角射出電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又恰好垂直于x軸進(jìn)入下面的磁場(chǎng).已知OP之間的距離為d，則帶電粒子（ AD ）A. 在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為B. 在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為C. 自進(jìn)入磁場(chǎng)至第二次經(jīng)過(guò)x軸所用時(shí)間為D. 自進(jìn)入電場(chǎng)至在磁場(chǎng)中第二次經(jīng)過(guò)x軸的時(shí)間為14. （多選）如圖所示，L1和L2為兩條平行的虛線，L1上方和L2下方都是范圍足夠大，且磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A、B兩點(diǎn)都在L2上帶電粒了從A點(diǎn)以初速度v0與L2成30角斜向右上方射出，經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)后正好過(guò)B點(diǎn)，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上，不計(jì)重力，下列說(shuō)法不正確的是（D）A. 若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度變大（方向不變），它仍能經(jīng)過(guò)B點(diǎn)B. 帶電粒子經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度一定跟在A點(diǎn)時(shí)的速度大小相同C. 此帶電粒子既可以是正電荷，也可以是負(fù)電荷D. 若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度方向改為與L2成60角斜向右上方，它將不能經(jīng)過(guò)B點(diǎn)15. （多選）研究表明，蜜蜂是依靠蜂房、采蜜地點(diǎn)和太陽(yáng)三個(gè)點(diǎn)來(lái)定位的，蜜蜂飛行時(shí)就是根據(jù)這三個(gè)位置關(guān)系呈8字型運(yùn)動(dòng)來(lái)告訴同伴蜜源的方位某興趣小組用帶電粒子在如圖所示的電場(chǎng)和磁場(chǎng)中模擬蜜蜂的8字形運(yùn)動(dòng)，即在y0的空間中和y0的空間內(nèi)同時(shí)存在著大小相等，方向相反的勻強(qiáng)電場(chǎng)，上、下電場(chǎng)以x軸為分界線，在y軸左側(cè)和圖中豎直虛線MN右側(cè)均無(wú)電場(chǎng)，但有方向垂直紙面向里、和向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN與y軸的距離為2d一重力不計(jì)的負(fù)電荷從y軸上的P（0，d）點(diǎn)以沿x軸正方向的初速度v0開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電子又以相同的速度回到P點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是（BD）A. 電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比值為v0B. 電場(chǎng)與磁場(chǎng)的比值為2 v0C. 帶電粒子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的時(shí)間為D. 帶電粒子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的時(shí)間為16. 如圖，在B=9.1104T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，CD是垂直于磁場(chǎng)方向上的同一平面上的兩點(diǎn)，相距d=0.05m，磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電子經(jīng)過(guò)C時(shí)，速度方向與CD成30角，而后又通過(guò)D點(diǎn)，求：（電子的質(zhì)量m=9.11031kg，電量e=1.61019c）(1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度大小(2)電子從C點(diǎn)到D點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間【答案】（1）8.0106m/s （2）6.5109s17. 如圖所示，在x軸上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子，以速度v從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，已知=，粒子重力不計(jì)，求：(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)粒子經(jīng)過(guò)x軸和y軸時(shí)的坐標(biāo)【答案】（1）（2）A（，0） B（0，）18. 如圖所示，水平放置的兩塊長(zhǎng)直平行金屬板a、b相距為d，b板下方整個(gè)空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)今有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子（不計(jì)重力），從a板左端貼近a板處以大小為v0的初速度水平射入板間，在勻強(qiáng)電場(chǎng)作用下，剛好從b板的狹縫P處穿出，穿出時(shí)的速度方向與b板所成的夾角為=30，之后進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，最后粒子碰到b板的Q點(diǎn)（圖中未畫出）。求：（1）a、b板之間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E和狹縫P與b板左端的距離。（2）P、Q兩點(diǎn)之間的距離L【答案】（1）（2）19. 如圖所示，兩平行金屬板間距為d，電勢(shì)差為U，板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)帶電量為+q、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場(chǎng)加速后射出，并進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)忽略重力的影響，求：(1)粒子從電場(chǎng)射出時(shí)速度v的大小；(2)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R【答案】（1）（2）20. 如圖所示，兩平行金屬板P1和P2之間的距離為d、電壓為U，板間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)帶正電的粒子在兩板間沿虛線所示路徑做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子通過(guò)兩平行板后從O點(diǎn)進(jìn)入另一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在洛倫茲力的作用下，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)半個(gè)圓周后打在擋板MN上的A點(diǎn)已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q不計(jì)粒子重力求：(1)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度v(2)O、A兩點(diǎn)間的距離x【答案】（1 ）（2）21. 如圖所示，MN、PQ是平行金屬板，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距離為，PQ板帶正電,MN板帶負(fù)電,在PQ板的上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電粒子以速度v。從MN板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間，結(jié)果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進(jìn)磁場(chǎng)，然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進(jìn)電場(chǎng)，不計(jì)粒子重力。求：(1)兩金屬板間所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.【答案】（1）（2）22. 如圖所示，在虛線MN的上方存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)子和粒子從MN上的O點(diǎn)以相同的速度v0(v0在紙面內(nèi)且與MN的夾角為，< 90)同時(shí)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，再分別從MN上A、B兩點(diǎn)離開磁場(chǎng)，A、B距離為d已知質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷為e不計(jì)重力及質(zhì)子和粒子間的相互作用求(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(2)兩粒子到達(dá)A、B兩點(diǎn)的時(shí)間差【答案】（1）（2）23. 直角坐標(biāo)系xOy中與x軸成45角的界線OM兩側(cè)區(qū)域分別有如圖25所示電、磁場(chǎng)(第三象限除外)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外，勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)EvB、方向沿x軸負(fù)方向一不計(jì)重力的帶正電的粒子，從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度為v、沿x軸負(fù)方向射入磁場(chǎng)，隨后從界線上的P點(diǎn)沿垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，并最終飛離電、磁場(chǎng)區(qū)域已知粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，求：(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑R及P點(diǎn)的位置坐標(biāo)；(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(3)粒子最終飛離電、磁場(chǎng)區(qū)域的位置坐標(biāo)【答案】（1）(，) （2）（3）（0，(1)）- 11 -