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直击高考—磁场中的运动 1

导语:带电粒子在磁场中的运动。运用左手定则判定洛仑兹力的方向,依据磁场 B方向和由于带电粒子运动形成的电流方向(带正电粒子运动形成的电流,方向与其速度 v向一致,带负电粒子运动形成的电流,方向与其速度 v向相反)。只要 Bv的方向不平行,则必有洛仑兹力存在,且与 Bv所决定的平面垂直。对于 Bv不垂直的一般情况来说,则仍需先将 B矢量分解为两个分量:一个是垂直于 vB,另一个是平行于 vB,(或将 v矢量分解为两个分量:一个是垂直于 Bv,另一个是平行于 Bv)再依据 B的方向和 v的方向(或 B的方向和 v的方向)正确判定洛仑兹力的方向。在磁场 B与已知电性粒子的运动速度 v的方向夹角给定的前提下,如果在洛仑兹力 f、磁场 B和粒子运动速度中任意两个量的方向确定,也就能依据左手定则判断第三个量的方向。

1.2011海南)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界。一细束3eud教育网 http://www.3edu.net  百万教学资源,完全免费,无须注册,天天更新!由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从 O点入射。这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法正确的是()

A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同

B. 入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同

C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同

D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大

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解析:在磁场中半径 运动时间:(θ为转过圆心角),故 BD正确,当3eud教育网 http://www.3edu.net  百万教学资源,完全免费,无须注册,天天更新!粒子从 O点所在的边上射出的粒子时:轨迹可以不同,但圆心角相同为 180°,因而 AC错。

2.2011安徽)如图所示,在以坐标原点 O为圆心、半径为 R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为 B,磁场方向垂直于 xOy平面向里。一带正电的粒子(不计重力)从 O点沿 y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经 t0时间从 P点射出。

1)求电场强度的大小和方向。

2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从 O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。

3)若仅撤去电场,带电粒子仍从 O点射入,且速度为原来的 4倍,求粒子在磁场中运动的时间。

解析:( 1)设带电粒子的质量为 m,电荷量为 q,初速度为 v,电场强度为 E可判断出粒子受到的洛伦磁力沿 x轴负方向,于是可知电场强度沿 x轴正方向,

且有 qE= qvB1

R= vt02

3

2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动

y方向位移3eud教育网 http://www.3edu.net  百万教学资源,完全免费,无须注册,天天更新!( 4)

由②④式得 ( 5)

设在水平方向位移为 x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是

又有 ( 6)

( 7)

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3)仅有磁场时,入射速度 v'= 4 v,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,设轨道半径为 r,由牛顿第二定律有

( 8)

qE= ma( 9)

由⑦⑧⑨式得 ( 10)

由几何关系 11

( 12)

带电粒子在磁场中运动周期

则带电粒子在磁场中运动时间

所以: