带电粒子在匀强磁场中的运动典型例题精解
7页1、带电粒子在匀强磁场中的运动题型一 洛伦兹力大小的计算与方向判断1.如图所示,一个带正电的小球沿光滑的水平绝缘桌面向右运动,速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场,小球飞离桌子边缘落到地板上设其飞行时间为t1,水平射程为s1,落地速率为v1撤去磁场,其余条件不变时,小球飞行时间为t2,水平射程为s2,落地速率为v2,则()A.t1.t2 B.S1S2 C. S1V2 2.摆长为L的单摆在匀强磁场中摆动,摆动平面与磁场方向垂直,如图所示,球在最高点A时,摆线与竖直角度为且摆动中摆线始终绷紧,若摆球带正电,电量为q,质量为m,磁感应强度为B,当球从最高处摆到最低处时,摆线上的拉力F多大? 题型二 带电粒子在有界磁场中的运动问题3. 带电粒子的质量m=1.710-27kg,电荷量q=1.610-19C,以速度v=3.2106m/s沿着垂直于磁场方向又垂直磁场边界的方向进入匀强磁场,磁场的磁感应强度为B=0.17T,磁场宽度为L=10cm,求:(不计重力)(1)带电粒子离开磁场时的偏转角多大?(2)带电粒子在磁场中运动的时间是多少?(3)带电粒子在离开磁场时偏离入射方向的距离d多大? 4. 如图
2、1,圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,现有一电荷量为q,质量为m的正离子从a点沿圆形区域的直径入射,设正离子射出磁场区域方向与入射方向的夹角为,求此离子在磁场区域内飞行的时间。 题型三 “对称法”在带电粒子圆周运动中的应用5. 如图所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进人磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120角,若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,则该粒子的比荷和所带电荷的正负是()6.如右图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度B010 T,磁场区域半径r m,左侧区圆心为O1,磁场向里,右侧区圆心为O2,磁场向外两区域切点为 C今有质量m321026 kg带电荷量q161019 C的某种离子,从左侧区边缘的A点以速度v106 m/s正对O1的方向垂直磁场射入,它将穿越C点后再从右侧区穿出求:(1)该离子通过两磁场区域所用的时间 (2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大?(
3、侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离) 题型四 复杂轨迹的圆周运动问题如图所示,在x0与x0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,且B1B2。一个带负电的粒子从坐标原点O以速度v沿x轴负方向射出,要使该粒子经过一段时间后又经过O点,B1与B2的比值应满足什么条件? 8. 如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域、中,A2A4与A1A3的夹角为60一质量为m、带电量为+q的粒子以某一速度从区的边缘点A1处沿与A1A3成30角的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入区,最后再从A4处射出磁场已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求区和区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力) 题型五 带电粒子在磁场中运动的极值问题考点一带电粒子在磁场运动的临界与极值问题1磁感应强度的极值问题图1例1 如图1所示,一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入,两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场已知两板之间距离为d,板长为d,O点是板的正中间,为使质子能从两板间射出,试求磁感应强度应满足的
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