南方新高考2018版高考物理大一轮复习专题提升八带电粒子在匀强磁场中运动的多解问题探析课时作业

1、八个带电粒子在均匀磁场中运动的多解性专题讨论1.(多选)如图KZ81所示，空间中有正交的均匀电场e(水平向右方向)和均匀磁场b(垂直纸面朝外方向)，两个带电球从a点沿ab和ac方向在垂直面上抛出(不考虑两个带电球之间的相互作用，两个球的电荷保持不变)。以下关于球运动的陈述是正确的()A.向ab和ac方向投掷的带电球可以直线运动B.只有沿ab方向投掷的带电球才能直线运动C.如果沿交流方向投掷的球沿直线运动，则球带负电，球必须匀速运动D.两个球的机械能在运动过程中是守恒的图KZ81图KZ822.如图KZ82所示，该设备是一个速度选择器。平行金属板之间有相互垂直的均匀电场和均匀磁场。电场的方向是垂直

2、的，磁场的方向垂直于纸张表面。带电粒子以垂直电场和磁场的速度注入，并且可以从另一侧发射出去，而不考虑粒子的重力。以下说法是正确的()A.如果带正电的粒子以速度v从O点进入，并且可以沿着直线OO离开，那么带负电的粒子以速度v从O点进入，并且可以沿着直线O离开B.如果带正电的粒子以速度V从O点注入，离开时动能增加，带负电的粒子以速度V从O点注入，离开时动能减少C.如果氘(氢)和氦核(氦)以相同的速度从0点进入，它们将能够以相同的速度从相同的位置退出D.如果氘(氢)和氦核(氦)以相同的速度从0点进入，它们将能够以相同的速度从不同的位置退出3.(多选)霍尔效应制作的霍尔元件广泛应用于测量和自动控制等领

3、域。如图KZ83所示，是霍尔元件工作原理示意图。磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面，当在所示方向上引入电流I时，将在C和D的两侧形成电势差UCD。以下说法是正确的()图KZ83A.电势差UCD只与物质有关B.如果霍尔元件的载流子是自由电子，电势差UCD0小于0C.只有当磁感应强度增加时，电势差UCD才增加当测量地球赤道上方的地磁场强度时，部件的工作表面应保持水平4.(多选)如图KZ84所示，宽度为D=4厘米的有界均匀磁场具有较大的纵向范围，磁场方向垂直于纸面。目前，一组正粒子以相同的速度从O点沿纸面不同方向进入磁场。如果在磁场中匀速圆周运动的粒子的轨道半径是R=10厘米，那么()A.右边界：-

4、8cm y 8cm，粒子被喷射。B.右边界：0 y 8cm，粒子被喷射。D.左侧边界：0 y 16厘米，粒子被喷射。图KZ84图KZ855.(多选)如图KZ85所示，垂直于纸张表面的均匀磁场分布在边界OA和OC之间，并且在边界OA上存在粒子源S。在某一时刻，大量相同类型的带正电粒子从平行于纸表面的S方向向各个方向发射(不包括粒子的重力和粒子之间的相互作用)，并且所有粒子具有相同的初始速度。一段时间后，大量粒子从边界OC发射磁场。众所周知，如果从边界OC发射的粒子在磁场中运动的最长时间等于(t是粒子在磁场中运动的周期)，那么从边界OC发射的粒子在磁场中运动的时间可以是是()A.B.C.D.6.如

5、图KZ86所示，在NOQ范围内存在垂直于纸面向内的均匀磁场I，在MOQ范围内存在垂直于纸面向外的均匀磁场ii。m、o和n在一条直线上，moq=60，磁indu7.(2016年西藏日喀则第一中学考试)如图KZ87 A所示，水平线MN下方有一个垂直均匀电场。现在，不管重力如何，带正电荷的比荷=1106摄氏度/千克，被置于电场的零点，从静止状态释放出来。10-5 s后，电荷以v0=1.5104 m/s的速度通过MN，并进入其上方的均匀磁场。磁感应强度b根据图b中所示的规则周期性地变化(在图b中，磁场将垂直纸表面视为正，并且电荷第一次通过MN的时间为t=0)，并且计算结果可以表示为。A b图KZ87(

6、1)找出o点和直线MN之间的电位差。(2)找出图b中时间t=10-5 s时电荷和O点之间的水平距离.(3)如果在0点右侧D=67.5厘米处有足够大的垂直于锰的挡板，计算电荷从0点移动到挡板所需的时间。8.在图KZ88 A所示的坐标系中，第四象限有一个垂直于纸面的有界均匀磁场，在X方向上宽度OA=20cm厘米，无限磁感应B0=110-4 T。目前，一个特定电荷=21011 C/kg的正离子以一定速度=60从点O进入磁场，离子穿过磁场后刚好从点A出来。A b图KZ88(1)计算离子进入B0磁场的速度。(2)离子进入B0磁场后，在一定时间内加入同方向的均匀磁场，使离子做一个完整的圆周运动，得到外加磁

7、场的最小磁感应强度。(3)离子进入B0磁场后，加入如图B所示的变化磁场(正方向与B0方向相同，不考虑磁场变化产生的电场)，计算离子从O点到A点移动的总时间。八个带电粒子在均匀磁场中运动的多解性专题讨论1.AC 2。C 3。公元前4.AD分析：根据左手定则，正粒子在均匀磁场中逆时针旋转，用轨道半径R=10厘米画出两个粒子的临界运动轨迹，如图D112所示，然后从几何知识中得到OO1=O1A=OO2=O2C=O2e=10厘米，AB=BC=8厘米和OE=16厘米，所以A和D是正确的图D112图D1135.粒子在磁场中逆时针方向运动。因为所有粒子具有相同的速度，所以弧长越小，粒子在磁场中运动的时间就越短

8、。因为粒子在磁场中运动的最长时间是，所以在SA方向发射的粒子在磁场中运动的最长时间，如图D113所示，做一个粒子运动轨迹图。根据几何关系，当弦垂直边界OC对应于粒子在磁场中作圆周运动的圆弧时，粒子在磁场中的运动时间最短。因为SDOC，SD=ES，也就是弦SD=es等于半径od和os，而相应的dos=60，也就是最短的时间是t=t=。6.解答：(1)当离子在电场中加速时，它们由动能定理得到U0q=mv-0当离子在磁场中移动时，洛伦兹力提供向心力qv0B=m解是r0=。图D114(2)离子进入磁场后的轨迹如图D114所示，可从几何关系得知OP=PP=R为了确保离子通过磷点，必须满足以下要求L=nR

9、解是u=，其中n=1，2，3，磁场中离子运动的周期t=因此，离子从o点移动到p点的总时间T=n=，其中n=1，2，3，7.解：(1)电荷在电场中匀速直线运动，u=112.5伏，由动能定理屈=毫伏得到。(2)当磁场垂直于纸张表面时，让电荷运动半径为r1，b1qv0=m，=5cm，t1=10-5s。当磁场垂直于纸张表面时，R2=3厘米周期T2=10-5 s因此，电荷从t=0时开始周期性移动，其轨迹如图D115所示图D115在t=10-5 s时，电荷和o点之间的水平距离为d=2(R1-R2)=4cm。(3)电荷首次通过MN开始，其运动周期为T=10-5 s根据电荷的运动，数字8.解决方法：(1)离子

10、在磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即B0qv=，如图D117所示。在磁场中运动的离子的轨道半径R1为0.2 m，解为V=4106 m/s .甲、乙、丙图D117(2)根据Bqv=，B越小，R越大。让离子在磁场中完整圆周运动的最大半径为R，如图B所示，从几何关系中得到R=0.05米。根据牛顿第二定律，B1qv=，B1=410-4t，并且磁感应强度 b=3的外加磁场10-4 T(3)离子在原磁场中的运动周期为T1=10-7 s中心角 1=2=对应于离子在磁场中移动直到第一次遇到附加磁场时的轨迹当施加附加磁场时，离子在磁场中完整圆周运动的最大半径为r2，如图C所示，这可以从几何关系中得知R2=0.2米，R2=0.039米存在附加磁场时，离子的圆周运动半径为