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2027届新高考物理热点精准复习“动态圆、磁聚焦、磁发散”问题探究

针对练(多选)(2026浙江镇海中学高三月考)如图所示,扇形区域AOB内存在有垂直于平面向里的匀强磁场,OA和OB是扇形的两条半径且互相垂直,一个带电粒子从A点沿AO方向进入磁场,从B点离开,若该粒子以同样的速度从C点平行于AO方向进入磁场,则(

)A.粒子带正电B.C点越靠近B点,粒子偏转角度越大C.C点越远离B点,粒子运动时间越短D.只要C点在AB之间,粒子仍然从B点离开磁场AD解析

由题意,粒子从A点进入磁场从B点离开,由左手定则可以确定粒子带正电,故A正确;由题意知当粒子从A点入射时,从B点离开磁场,则粒子做圆周运动的半径等于磁场圆弧区域的半径,将轨迹根据入射点平移发现粒子将从同一点射出圆形磁场),当入射方向平行时,这些粒子将从同一点射出,如图所示,从点A、C、C1、C2以相同的方向进入磁场,则这些粒子从同一点B射出,可以看出,C点越靠近B点,偏转角越小,时间越短,离B点越远,偏转角越大,时间越长,故D正确,B、C错误。

角度3

动态圆之“放缩圆”模型粒子源发射速度方向相同、大小不同的带电粒子进入匀强磁场时,这些带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径随速度的变化而变化。如图所示(图中只画出粒子带正电的情况),速度v越大,运动半径也越大。带电粒子沿同一方向射入磁场后,它们运动轨迹的圆心在垂直于初速度方向的直线PP'上。

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角度4

“磁发散”和“磁聚焦”模型在圆形边界的匀强磁场中,若带电粒子做匀速圆周运动的半径恰好等于磁场区域的半径,则有如下两个重要结论。磁发散:当电性相同的粒子从磁场边界上同一点沿不同方向进入磁场区域时,粒子离开磁场时的速度方向一定平行,而且与入射点的切线方向平行。如图甲所示,此种情境称为“磁发散”。磁聚焦:当电性相同的粒子以相互平行的速度从磁场边界上任意位置进入磁场区域时,粒子一定会从同一点离开磁场区域,而且该点切线与入射方向平行。如图乙所示,此种情境称为“磁聚焦”。针对练如图所示,x轴正方向水平向右,y轴正方向竖直向上。两个半径为r的圆形区域内有与xOy平面垂直的匀强磁场(包括圆形区域边界),宽度为2r的带电粒子流(粒子的质量为m、电荷量为+q)沿x轴正方向以速度v0射入圆心为A(0,r)、半径为r的圆形匀强磁场B1中,带电粒子流经过磁场后都聚焦到坐标原点O,经过圆心为C(0,-r)、半径为r的圆形匀强磁场B2后,沿x轴正方向射出,不计粒子重力及带电粒子之间的相互作用。(1)求这两个圆形匀强磁场的磁感应强度B1、B2的大小和方向;(2)求带电粒子在这两个圆形匀强磁场中运动的最长时间;(3)增大带电粒子射入的速度,使正对圆心A(0,r)射入的粒子恰好不经过下方的磁场,求粒子射入的速度大小。

(1)求第二象限磁感应强度B的大小与第三象限

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