2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第1章安培力与洛伦兹力 带电粒子在有界匀强磁场中的运动专题训练

带电粒子在有界匀强磁场中的运动专题训练一、选择题1.如图所示,直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场,磁感应强度为B,右边界PQ平行于y轴,一粒子(重力不计)从原点O以与x轴正方向成θ角的速率v垂直射入磁场,当斜向上射入时,粒子恰好垂直PQ射出磁场,当斜向下射入时,粒子恰好不从右边界射出,则粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.vBa　2πa3vB.v2Ba　2πa3vC.v2Ba　4πa3vD.vBa　4πa3v2.如图所示,直角三角形ABC区域中存在一匀强磁场,磁感应强度为B,已知AB边长为L,∠C=30°,比荷均为qm的带正电粒子(不计重力)以不同的速率从A点沿AB方向射入磁场,则(　　)A.粒子速度越大,在磁场中运动的时间越短B.粒子在磁场中运动的最长时间为2πm3qBC.粒子速度越大,在磁场中运动的路程越短D.粒子在磁场中运动的最长路程为439πL 3.如图所示,边长为l的等边三角形abc内分布有垂直纸面向外的匀强磁场,比荷为em的电子以速度v0从a点沿ab方向射入,现欲使电子经过bc边,则磁感应强度B的取值应为(　　)A.B>3mv0leB.B0）。质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为（不计重力）12.如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过△t时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角。现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为。 三、计算题13.如图所示,在x轴的上方整个区域存在非匀强电场,PO之间的电压为U,在x轴的下方、半径为a的圆O1的区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,其他区域无电场和磁场。现有带电粒子从P点由静止释放,沿y轴运动到O点,从O点进入磁场,经过一段时间后从N点离开磁场。已知∠OO1N=120°,不计带电粒子的重力与空气阻力。(1)判断粒子的带电性质并比较P、O的电势高低;(2)求带电粒子的比荷(电荷量与质量之比);(3)若在粒子从O点运动到N点的过程中,某时刻磁感应强度大小突然变化为B',粒子不再离开磁场,求B'的最小值。14.在如图所示的平面直角坐标系xOy中,有一个圆形区域的匀强磁场区域(图中未画出),磁场方向垂直于xOy平面,O点为该圆形区域边界上的一点。现有一质量为m、带电荷量为+q的带电粒子(不计重力)从O点以初速度v0沿x轴正方向进入磁场,已知粒子经过y轴上P点时速度方向与y轴正方向夹角为θ=30°,OP=L,求: (1)磁感应强度的大小和方向;(2)该圆形磁场区域的最小面积。15.如图所示,在矩形区域abcd内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。在ad边中点O的粒子源,在t=0时刻垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相等,方向与Od的夹角分布在0~180°范围内。已知沿Od方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的P点离开磁场,ab=1.5L,bc=3L,粒子在磁场中做圆周运动的半径R=L,不计粒子的重力和粒子间的相互作用,求:(1)粒子在磁场中的运动周期T;(2)粒子的比荷qm;(3)粒子在磁场中运动的最长时间。