专题09　带电粒子在磁场中的运动（原卷版）

学而优教有方专题09带电粒子在磁场中的运动1.如图所示,在xOy直角坐标系的第一象限中,以坐标原点为圆心的四分之一圆内,有垂直于坐标平面向里的匀强磁场,圆的半径为R,磁场的磁感应强度为B,一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从坐标原点O沿x轴正方向射入磁场粒子出磁场时,速度方向刚好沿y轴正方向,则粒子在磁场中运动的速度大小为(粒子在磁场中仅受洛伦兹力)()A.qBR2m B.qBRm C.2qBRm2.如图所示,OM的左侧存在范围足够大、磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,OM左侧到OM距离为L的P处有一个粒子源,可沿纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)速率均为qBLm,则粒子在磁场中运动的最短时间为()A.πm2qB B.πm3qB C.πm4qB 3.如图,在坐标系的第一和第四象限内存在磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外的匀强磁场;在第二和第三象限内存在磁感应强度大小为12B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场.质量为m的一电子从坐标原点处以速度v沿x轴正方向射入.在此之后,恰好第二次经过y轴时,电子与x轴的距离为()A.6mveB B.2mveB C.4mveB4.如图所示,等腰直角三角形OPQ,直角边OP、OQ长度均为L,直角三角形平面内(包括边界)有一垂直平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在PQ边下方放置一带电粒子发射装置,它由P向Q缓慢移动的同时沿垂直PQ边发射出速率都是v的相同正粒子,已知带电粒子的比荷为qm=2vBL,粒子的重力、粒子之间的相互作用力不计.则粒子在磁场中运动的最长时间为()A.2πL3v B.πLv C.2πLv 5.如图所示,边长为L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场,三角形内磁场方向垂直纸面向外,两磁场的磁感应强度大小均为B.顶点A处有一粒子源,粒子源能沿∠BAC的角平分线发射不同速率的粒子,粒子质量均为m、电荷量均为+q,不计粒子重力及粒子间的相互作用力,则发射速度v0为哪一值时粒子能通过B点()A.2qBLm B.3qBL2m C.2qBL3m 6.(多选)如图甲所示,用强磁场将百万度高温的等离子体(等量的正离子和电子)约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克.我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩.多个磁场才能实现磁约束,其中之一叫纵向场,图乙为其横截面的示意图,越靠管的右侧磁场越强.尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径,但如果只有纵向场,带电粒子还会逐步向管壁“漂移”,导致约束失败.不计粒子重力.下列说法正确的是()A.正离子在纵向场中沿逆时针方向运动B.发生漂移是因为带电粒子的速度过大C.正离子向左侧漂移,电子向右侧漂移D.正离子向下侧漂移,电子向上侧漂移7.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的带正电粒子,在纸面内沿各个方向以相同速率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,PQ圆弧长等于磁场边界周长的13.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()A.3mv2qR B.3mvqR C.38.如图所示,真空中,垂直于纸面向里的匀强磁场只在两个同心圆所夹的环状区域存在(含边界),两圆的半径分别为R、3R,圆心为O.一重力不计的带正电粒子从大圆边缘的P点沿PO方向以速度v1射入磁场,其运动轨迹如图中实线所示,轨迹所对的圆心角为120°.若将该带电粒子从P点射入的速度大小变为v2时,不论其入射方向如何,都不可能进入小圆内部区域,则v1∶v2至少为()A.233 B.3 C.4339.如图,正三角形的三条边都与圆相切,在圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,质子P(11H)和氦核Q(24He)都从顶点A沿∠BAC的角平分线方向射入磁场,质子P(11A.6∶1 B.3∶1 C.2∶1 D.3∶210.如图所示,三角形ABC内有垂直于三角形平面向外的匀强磁场,AB边长为L,∠A=30°，∠B=90°,D是AB边的中点.现在DB段上向磁场内射入速度大小相同、方向平行于BC的同种粒子(不考虑粒子间的相互作用和粒子重力),若从D点射入的粒子恰好能垂直AC边射出磁场,则AC边上有粒子射出的区域长度为()A.14L B.13L C.3-12L11.如图,半径为a的内圆A是电子发射器,其金属圆周外表面各处可沿纸面内的任意方向发射速率为v的电子;外圆C为与A同心的金属网,半径为2a.不考虑静电感应、电子的重力和电子间的相互作用,已知电子质量为m,电量为e.(1)为使所有电子都不从C射出,A、C间应加多大的电压U?(2)若A、C间仅加垂直于纸面向里的匀强磁场.①为使所有电子都不从C射出,所加磁场磁感应强度B1应多大?②为使所有电子均从C射出,所加磁场磁感应强度B2应多大?12.如图所示,宽度为L、足够长的匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.绝缘长薄板MN置于磁场的右边界,粒子打在板上时会被反弹(碰撞时间极短),反弹前后竖直分速度不变,水平分速度大小不变、方向相反.磁场左边界上O处有一个粒子源