高考物理有界磁场专题复习.doc

2019年高考物理有界磁场专题复习MNOLAO图1P一、带电粒子在圆形磁场中的运动例1、圆心为O、半径为r的圆形区域中有一个磁感强度为B、方向为垂直于纸面向里的匀强磁场与区域边缘的最短距离为L的O＇处有一竖直放置的荧屏MN今有一质量为m的电子以速率v从左侧沿ＯＯ＇方向垂直射入磁场越出磁场后打在荧光屏上之P点如图１所示求O＇P的长度和电子通过磁场所用的时间．图2例2、如图2半径为的匀强磁场区域边界跟轴相切于坐标原点O磁感强度方向垂直纸面向里．在O处有一放射源S可向纸面各个方向射出速度为的粒子．已知粒子质量电量试画出粒子通过磁场空间做圆周运动的圆心轨道求出粒子通过磁场空间的最大偏角．图3二、带电粒子在半无界磁场中的运动例3、如图3中虚线MN是一垂直纸面的平面与纸面的交线在平面右侧的半空间存在一磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场．Ｏ是ＭＮ上的一点从Ｏ点可以向磁场区域发射电荷量为＋q、质量为m、速率为v的粒子粒子射入磁场时的速度可在纸面内各个方向已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的Ｐ点相遇Ｐ到Ｏ点的距离为Ｌ不计重力和粒子间的相互作用．(1)求所考察的粒子在磁场中的轨道半径．(2)求这两个粒子从Ｏ点射入磁场的时间间隔．图4例4、如图4所示在真空中坐标平面的区域内有磁感强度的匀强磁场方向与平面垂直在轴上的点有一放射源在平面内向各个方向发射速率的带正电的粒子粒子的质量为电量为求带电粒子能打到轴上的范围．三、带电粒子在长方形磁场中的运动图5例5、如图5长为间距为的水平两极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场磁感强度为两板不带电现有质量为电量为的带正电粒子（重力不计）从左侧两极板的中心处以不同速率水平射入欲使粒子不打在板上求粒子速率应满足什么条件．llr1OV+qV图6例6、长为L的水平极板间有垂直纸面向内的匀强磁场如图４所示磁感强度为B板间距离也为L板不带电现有质量为m电量为q的带正电粒子(不计重力)从左边极板间中点处垂直磁感线以速度V水平射入磁场欲使粒子不打在极板上可采用的办法是：A．使粒子的速度V<BqL/4m；B．使粒子的速度V>5BqL/4m；C．使粒子的速度V>BqL/m；D．使粒子速度BqL/4m<V<5BqL/4m四、带电粒子在“三角形磁场区域”中的运动图7例7、在边长为的内存在垂直纸面向里的磁感强度为的匀强磁场有一带正电质量为的粒子从距Ａ点的Ｄ点垂直ＡＢ方向进入磁场如图５所示若粒子能从ＡＣ间离开磁场求粒子速率应满足什么条件及粒子从ＡＣ间什么范围内射出．五、带电粒子在“宽度一定的无限长磁场区域”中的运动图8例8、如图11所示A、B为水平放置的足够长的平行板板间距离为A板中央有一电子源P在纸面内能向各个方向发射速度在范围内的电子Ｑ为P点正上方B板上的一点若垂直纸面加一匀强磁场磁感应强度已知电子的质量电子电量不计电子的重力和电子间相互作用力且电子打到板上均被吸收并转移到大地．求：（1）沿PＱ方向射出的电子击中A、B两板上的范围．（２）若从Ｐ点发出的粒子能恰好击中Ｑ点则电子的发射方向（用图中角表示）与电子速度的大小之间应满足的关系及各自相应的取值范围．六、带电粒子在相反方向的两个有界磁场中的运动例9、如图9所示空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场．左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右电场宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B方向垂直纸面向里．一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后又回到O点然后重复上述运动过程．求：BBELdO图9中间磁场区域的宽度d;带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t.七、带电粒子在环形或有孔磁场中的运动图10例10、核聚变反应需要几百万度以上的高温为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内（否则不可能发生核反应）通常采用磁约束的方法（托卡马克装置）。如图５所示环状匀强磁场围成中空区域中空区域中的带电粒子只要速度不是很大都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m外半径R2=1.0m磁场的磁感强度B=1.0T若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×C/㎏中空区域内带电粒子具有各个方向的速度．试计算（1）粒子沿环状的半径方向射入磁场不能穿越磁场的最大速度．（2）所有粒子不能穿越磁场的最大速度．abcdSo图11例11、如图８所示两个共轴的圆筒形金属电极外电极接地其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d外筒的外半径为r在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场磁感强度的大小为B．在两极间加上电压使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场．一质量为ｍ、带电量为＋q的粒子从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出