第九章微专题13　带电粒子在有界匀强磁场中的运动课件-2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

微专题13带电粒子在有界匀强磁场中的运动考点一带电粒子在几种典型有界匀强磁场中的运动命题视角1带电粒子在直线边界磁场中的运动问题,提升几何分析能力1.直线边界(进出磁场具有对称性,如图所示)2.刚好穿出(穿不出)磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切(1)平行边界(存在的临界条件如图所示)(2)多边形边界或角形区域磁场(两种临界条件如图所示)【典例1】(困难)某兴趣小组为探索光电效应和光电子在电磁场中的运动规律,设计装置如图所示,频率为ν=1.06×1015Hz的激光照射在竖直放置的锌板K的中心位置O点,其右侧距离为d1=0.4m处有另一足够大极板A,A上正对O点有一竖直狭缝,并在两极板间加电压U=1.8V,两极板间电场可视为匀强电场。在A板右侧有宽度为D、方向垂直于纸面向里、大小为B=10-5T的匀强磁场。锌板的逸出功W0=5.376×10-19J,普朗克常量h=6.6×10-34J·s,电子质量为m=9×10-31kg,元电荷e=1.6×10-19C,π取3,取sin53°=0.8,cos53°=0.6。不计光电子所受重力及光电子间的相互作用。(1)求光电子到达极板A的最大速度vm;答案:(1)106m/s(2)求极板A上有光电子打中的区域面积;答案:(2)1.08m2(3)要使所有光电子均不从右侧边界飞出,求磁场宽度D应满足的条件,并计算光电子在磁场中运动的最短时间(结果保留一位有效数字)。答案:(3)D≥0.9m

1×10-6s命题视角2带电粒子在圆形边界磁场中的运动问题,提升临界轨迹分析能力1.圆形边界(进出磁场具有对称性)(1)不沿径向射入时,如图甲所示,射入时粒子速度方向与半径的夹角为θ,射出磁场时速度方向与半径的夹角也为θ。(2)沿径向射入必沿径向射出,如图乙所示。2.环形磁约束模型:解答问题的关键是找出与圆形磁场边界线的相切圆。【典例2】(中等)如图所示,空间中有一环形匀强磁场,其内半径为R1,外半径为R2=2R1。在内圆上的A点处有一静止微粒发生裂变,生成甲、乙两个小微粒(均带正电),且二者初速度均沿切线方向并处于如图所示的平面内(甲左乙右)。若两微粒均恰好不从外环射出磁场,则甲、乙所带电荷量之比为(

)A.1∶3

B.3∶1

C.1∶2

D.2∶1B考点二带电粒子在有界匀强磁场中的多解问题命题视角带电粒子在有界匀强磁场中运动的多解问题,强化动态分析能力造成多解问题的几种情况分析原因图示说明粒子电性不确定若粒子带正电,轨迹为a;若粒子带负电,轨迹为b磁场方向不确定对于正电荷,若磁场方向垂直于纸面向里,轨迹为a;若磁场方向垂直于纸面向外,轨迹为b。负电荷恰好相反临界状态不唯一速度大小不同,带电粒子可能穿过磁场,也可能在磁场中转过180°从入射界面反向飞出运动的周期性若运动的场区是组合场或交变场,带电粒子的运动往往具有周期性【典例3】(临界状态不唯一·中等)如图所示,边长为l0的正方形abcd区域内(包括边界)存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。在a点处有一粒子源,能够沿ab方向发射质量为m、电荷量为+q的粒子,粒子射出的速率大小不同。粒子的重力忽略不计,不考虑粒子之间的相互作用,则(

)C【典例4】(带电粒子电性不确定·中等)(多选)如图所示,L1和L2为两条平行的虚线,L1上方和L2下方都是范围足够大,且磁感应强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L2上。带电粒子从A点以初速度v0与L2成30°角斜向右上方射出,经过偏转后正好经过B点,经过B点时速度方向也斜向上,不计重力,下列说法正确的是(

)A.若将带电粒子在A点时的初速度变大(方向不变),它仍能经过B点B.带电粒子经过B点时的速度一定跟在A