带电粒子在磁场中的运动质谱仪

1、带电粒子在磁场中的运动 质谱仪·典型例题解析后垂直进入同一匀强磁场作圆周运动，则这两粒子的动能之比Ek1Ek2_，轨道半径之比r1r2_，周期之比T1T2_【例2】如图1660所示，一束电子(电量为e)以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是_，穿透磁场的时间是_【例3】如图1661所示，在屏上MN的上侧有磁感应强度为B的匀强磁场，一群带负电的同种粒子以相同的速度v从屏上P处的孔中沿垂直于磁场的方向射</PGN0191A.TXT/PGN>入磁场粒子入射方向在与B垂直的平面内，且散开在与MN

2、的垂线PC的夹角为的范围内，粒子质量为m，电量为q，试确定粒子打在萤光屏上的位置【例4】如图1662所示，电子枪发出的电子，初速度为零，当被一定的电势差U加速后，从N点沿MN方向出射，在MN的正下方距N点为d处有一个靶P，若加上垂直于纸面的匀强磁场，则电子恰能击中靶P已知U、d，电子电量e，质量m以及MNP，则所加磁场的磁感应强度方向为_，大小为_跟踪反馈1一带电粒子在磁感应强度是B的匀强磁场中作匀速圆周运动，如果它又顺利进入另一磁感应强度是2B的匀强磁场(仍作匀速圆周运动)，则 A粒子的速率加倍，周期减半B粒子的速率不变，轨道半径减半C粒子的速率减半，轨道半径变为原来的1/4D粒子的速率不变

3、，周期减半2如图1663所示，在磁感应强度是B的水平匀强磁场中有一电子以速度v0竖直向上运动，电子离开出发点能达到的最大高度是_，达到最大高度所用的时间是_，电子能达到的最大位移等于_，达到最大位移所用的时间是_3通电导线附近的平面上，有一带电粒子，只在磁场力作用下作曲线运动，其轨迹如图1664所示，其中正确的是 4如图1665所示，速度相同的质子和电子从缝O处射入匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，入射的方向在纸面内并与(cdoab垂直，图中画出了四个圆弧(其中一个是电子的轨迹，另一个是质子的轨迹)，oa和od的半径相同，ob和oc的半径相同，则电子的轨迹是 AoaBobCocDod带电粒子

4、在复合场中的运动·典型例题解析【例1】 一带电量为q、质量为m的小球从倾角为的光滑的斜面上由静止开始下滑斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向如图1683所示，求小球在斜面上滑行的速度范围和滑行的最大距离【例2】 空气电离后形成正负离子数相等、电性相反、呈现中性状态的等离子体，现有如图1684所示的装置：P和Q为一对平行金属板，两板距离为d，内有磁感应强度为B的匀强磁场此装置叫磁流体发电机设等离子体垂直进入磁场，速度为v，电量为q，气体通过的横截面积(即PQ两板正对空间的横截面积)为S，等效内阻为r，负载电阻为R，求(1)磁流体发电机的电动势；(2)磁流体发电机的总功率P【例3

5、】如图1685所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B正离子从M点垂直磁场方向，以速度v射入磁场区域，从N点以垂直于x轴的方向进入电场区域，然后到达y轴上P点，若OPON，则入射速度应多大？若正离子在磁场中运动时间为t1，在电场中运动时间为t2，则t1t2多大？【例4】 如图1686所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，其质量为m、带电量是q，小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在互相垂直，且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感强度是B，小球与棒的摩擦系数为，求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度(设小球带电量不变)跟踪反

6、馈 1如图1687所示，一质量为m的带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中(电场竖直向下，磁场在水平方向)的竖直平面内作半径为R的匀速圆周运动，则这个液滴 A一定带正电，而且沿逆时针方向运动B一定带负电，而且沿顺时针方向运动C一定带负电，但绕行方向不能确定D不能确定带电性质，也不能确定绕行方向2图1688中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场已知从左方P点处以v水平射入的电子，穿过此区域未发生偏转，设重力可忽略不计，则在这区域中的E和B的方向可能是 AE和B都沿水平方向，并与v方向相同BE和B都沿水平方向，并与v方向相反CE竖直向上，B垂直纸面向外DE竖直向

7、上，B垂直纸面向里3如图1689所示，光滑的半圆形绝缘曲面半径为R，有一质量为m，带电量为q的带正电小球从与圆心等高的A位置由静止沿曲面下滑，整个装置处于匀强电场和匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，电场强度为Emg/q则小球第二次经过最低点时对曲面的压力为多大？4如图1690所示，相互垂直的匀强电场和匀强磁场，其电场强度和磁感应强度分别为E和B，一个质量为m，带正电量为q的油滴，以水平速度v0从a点射入，经一段时间后运动到b，试计算(1)油滴刚进入叠加场a点时的加速度(2)若到达b点时，偏离入射方向的距离为d，此时速度大小为多大？高考专题训练磁场时间：40分钟 分值：100分1(2013

8、83;上海市七校联考)如图所示，为某种用来束缚粒子的磁场的磁感线分布情况，以O点(图中白点)为坐标原点，沿Z轴正方向磁感应强度B大小的变化最有可能为()2(多选题)(2013·广东省东莞市调研)如图两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为.质量为m、长为L的金属杆ab垂直导轨放置，整个装置处于垂直ab方向的匀强磁场中当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时，金属杆ab保持静止则磁感应强度方向和大小可能为()A竖直向上，B平行导轨向上，C水平向右，D水平向左，(2013·湖北省模拟)如图所示，一条形磁铁静止在固定斜面上，上端为N极，下端为S极，其一条磁感线如图

9、所示，垂直于纸面方向有两根完全相同的固定导线，它们与磁铁两端的连线都与斜面垂直且长度相等(如图中虚线所示)开始两根导线未通电流，斜面对磁铁的弹力、摩擦力的大小分别为FN、Ff，后来两根导线通一图示方向大小相同的电流后，磁铁仍然静止，则与未通电时相比()AFN、Ff均变大 BFN不变，Ff变小CFN变大，Ff不变 DFN变小，Ff不变(2013·浙江省名校联盟联考)质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是()AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间(20

10、13·湖南省十二校联考)美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器，应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点，能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量，使人类在获得以较高能量带电粒子方面前进了一步，如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图，其中盒缝间的加速电场场强大小恒定，且被限制在A、C板间，带电粒子从P0处静止释放，并沿电场线方向射入加速电场，经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，对于这种改进后的回旋加速器，下列说法正确的是()A带电粒子每运动一周被加速一次BP1P2P2P3C加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸无关D加速电场方向需要做周期性的变化(2013

11、·安徽省师大附中摸底)如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成角(0<<)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)则下列说法正确的是()A若v一定，越大，则粒子在磁场中运动的时间越短B若v一定，越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远C若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大D若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短(2013·黑龙江省牡丹江市联考)导体导电是导体中的自由电荷定向移动的结果，这些可以移动的电荷又叫载流子，例如金属导体中的载流子就是自由电子现代广泛应用的半导体材料可以分成两

12、大类，一类是N型半导体，它的载流子为电子；另一类为P型半导体，它的载流子是“空穴”，相当于带正电的粒子如果把某种材料制成的长方体放在匀强磁场中，磁场方向如图所示，且与前后侧面垂直长方体中通入水平向右的电流，测得长方体的上、下表面M、N的电势分别为UM、UN，则该种材料()A如果是P型半导体，有UMUNB如果是N型半导体，有UMUNC如果是P型半导体，有UMUND如果是金属导体，有UMUN8(多选题)(2013·江西省景德镇检测)如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，A60°，AOa.在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电粒子，粒子

13、的比荷为q/m，发射速度大小都为v0，且满足v0，发射方向由图中的角度表示对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用)，下列说法正确的是()A粒子有可能打到A点B以60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短C以<30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等D在AC边界上只有一半区域有粒子射出(2013·江西省九校联考)如图所示，光滑的水平桌面处在方向竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的绝缘细管，细管封闭端有一带电小球，小球直径略小于管的直径，细管的中心轴线沿y轴方向在水平拉力F作用下，细管沿x轴方向匀速运动，带电小球能从管口处飞出，带电小球在离开细管

14、前的运动过程中，关于小球运动的加速度a、沿y轴方向的速度vy、拉力F以及管壁对小球的弹力做功的功率P随时间t变化的图象分别如下图所示，其中正确的是()(2013·北京市门头沟区模拟)如图所示，有理想边界的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，某带电粒子的比荷(电荷量与质量之比)大小为k，由静止开始经电压为U的电场加速后，从O点垂直射入磁场，又从P点穿出磁场下列说法正确的是(不计粒子所受重力)()A如果只增加U，粒子可以从dP之间某位置穿出磁场B如果只减小B，粒子可以从ab边某位置穿出磁场C如果既减小U又增加B，粒子可以从bc边某位置穿出磁场D如果只增加k，粒子可以从dP之间某

15、位置穿出磁场(2013·江西省九校联考)匀强磁场区域由一个半径为R的半圆和一个长为2R、宽为R/2的矩形组成，磁场的方向如图所示一束质量为m、电荷量为q的粒子(粒子间的相互作用和重力均不计)以速度v从边界AN的中点P垂直于AN和磁场方向射入磁场中问：(1)当磁感应强度为多大时，粒子恰好从A点射出？(2)对应于粒子可能射出的各段磁场边界，磁感应强度应满足什么条件？(2013·湖南省六校联考)如图，OAC的三个顶点的坐标分别为O(0,0)、A(0，L)、C(L,0)，在OAC区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场在t0时刻，同时从三角形的OA边各处以沿y轴正向的相同速度将质量均

16、为m、电荷量均为q的带正电粒子射入磁场，已知在tt0时刻从OC边射出磁场的粒子的速度方向垂直于y轴不计粒子重力和空气阻力及粒子间相互作用(1)求磁场的磁感应强度B的大小；(2)若从OA边两个不同位置射入磁场的粒子，先后从OC边上的同一点P(P点图中未标出)射出磁场，求这两个粒子在磁场中运动的时间t1与t2之间应满足的关系；(3)从OC边上的同一点P射出磁场的这两个粒子经过P点的时间间隔与P点位置有关，若该时间间隔最大值为，求粒子进入磁场时的速度大小(2013·广东省东莞市期末调研)如图所示，在真空中，半径为d的虚线所围的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场右侧有一对平行金属

17、板M和N，两板间距离也为d，板长为l.板间存在匀强电场，两板间的电压为U0.两板的中心线O1O2，与磁场区域的圆心O在同一直线上有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子，以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场，从圆周上的O1点飞出磁场后沿两板的中心线O1O2射入匀强电场，从两板右端某处飞出不计粒子所受重力求：(1)磁场的磁感应强度B的大小；(2)粒子在磁场和电场中运动的总时间；(3)当粒子在电场中经过时间t时，突然改变两金属板带电性质，使电场反向，且两板间电压变为U1，则粒子恰好能从O2点飞出电场，求电压U1和U0的比值 (2)(3)3:12014高三物理专项训练步步

18、高课时复习：磁场安培力1关于磁通量的概念，以下说法中正确的是()A磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的B磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大C磁感应强度越大，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量也越大D穿过线圈的磁通量为零，但该处的磁感应强度不一定为零2在赤道上，地磁场可以看做是沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场，磁感应强度是5×105 T如果赤道上有一条沿东西方向的直导线，长40 m，载有20 A的电流，地磁场对这根导线的作用力大小是()A4×108 NB2.5×105 NC9×104 N D4×102 N3.如图所示，半径为R的圆线圈

19、共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为()ABR2 BBr2CnBR2 DnBr24.两个完全相同的圆形线圈，如图所示，穿在一根绝缘的光滑水平横杆上，分别通以方向相同的电流I1、I2，则()A两线圈相互吸引 B两线圈相互排斥C两线圈静止 D两线圈先吸引后排斥5.一直导线平行于通电螺线管的轴线放置在螺线管的上方，如图所示如果直导线可以自由地运用且通以由a到b的电流，则判断导线ab受磁场力后的运动情况()A从上向下看顺时针转动并靠近螺线管B从上向下看顺时针转动并远离螺线管C从上向下看逆时针转动并远离螺线管D从上向下看逆时针

20、转动并靠近螺线管6如图所示，一根通电直导线放在磁感应强度B1 T的匀强磁场中，在以导线为圆心，半径为r的圆周上有a、b、c、d四个点，若a点的实际磁感应强度为0，则下列说法中正确的是()A直导线中电流方向是垂直纸面向里的Bc点的实际磁感应强度也为0Cd点实际磁感应强度为 T，方向斜向右下方，与B的夹角为45°D以上均不正确7.如图所示，质量为m、长为L的导体棒电阻为R，初始时静止于光滑的水平轨道上，电源电动势为E，内阻不计匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与轨道平面成角斜向上方，开关闭合后导体棒开始运动，则()A导体棒向左运动B开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为C开关闭合瞬间导体棒MN

21、所受安培力为D开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为8如图所示，条形磁铁放在光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时磁铁对斜面的压力为FN1；当导线中有垂直纸面向外的电流时，磁铁对斜面的压力为FN2，则下列关于压力和弹簧的伸长量的说法中正确的是()AFN1FN2，弹簧的伸长量减小BFN1FN2，弹簧的伸长量减小CFN1FN2，弹簧的伸长量增大DFN1FN2，弹簧的伸长量减小9.如图所示，通电直导线E垂直纸面放置，通电电流方向I指向纸里，通电矩形线圈ABCD在直导线的右侧，线圈平面与纸面平行，电流I1的方向为逆时针，A、D两点与直导线距离相等，对矩形线圈在磁场作用下运动情况的正确叙述是()A以直导线为轴，在纸面上逆时针转动B在纸面沿虚线OO向右移动C以OO为轴，AB边垂直纸面向里运动，CD边垂直纸面向外运动D以OO为轴，AB边垂直纸面向外运动，CD边垂直纸面向里运动，同时靠近导线E10.如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部