磁場對運動電荷的作用(選修)

1、第2節(jié) 磁場對運動電荷的作用【考綱全景透析】一、洛倫茲力的大小和方向1洛倫茲力的定義：磁場對_的作用力2洛倫茲力的大小F_，為v與B的夾角如圖2所示(1)當(dāng)vB時，0或180，洛倫茲力F_.(2)當(dāng)vB時，90，洛倫茲力F_.(3)靜止電荷不受洛倫茲力作用3洛倫茲力的方向 圖2(1)左手定則(2)方向特點：F垂直于_決定的平面，即F始終與速度方向垂直，故洛倫茲力_【答案】1.運動電荷2.qvBsin (1)0(2)qvB3.(1)手心正電荷運動即為運動的正電荷所受洛倫茲力(2)B與v不做功二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動1若vB，帶電粒子不受洛倫茲力，在勻強(qiáng)磁場中做_運動2若vB，帶電粒子僅受洛

2、倫茲力作用，在垂直于磁感線的平面內(nèi)以入射速度v做_運動(1)向心力由洛倫茲力提供：qvB_；(2)軌道半徑公式：R；(3)周期：T(周期T與速度v、軌道半徑R無關(guān))；(4)頻率：f；(5)角速度：_.思考：根據(jù)公式T，能說T與v成反比嗎？【答案】1.勻速直線2.勻速圓周(1)mm2R(5)三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運動的應(yīng)用1質(zhì)譜儀(1)構(gòu)造：如圖4所示，由粒子源、_、_和照相底片等構(gòu)成圖4(2)原理：粒子由靜止被加速電場加速，根據(jù)動能定理可得關(guān)系式qU_.粒子在磁場中受洛倫茲力作用而偏轉(zhuǎn)，做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律得關(guān)系式qvB_.由兩式可得出需要研究的物理量，如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、

3、比荷r_，m_，_.2回旋加速器(1)構(gòu)造：如圖5所示，D1、D2是半圓形金屬盒，D形盒的縫隙處接_電源D形盒處于勻強(qiáng)磁場中(2)原理：交流電的周期和粒子做圓周運動的周期_，粒子在圓周運動的過程中一次一次地經(jīng)過D形盒縫隙，兩盒間的電勢差一次一次地反向，粒子就會被一次一次地加速由qvB，得Ekm_，可見粒子獲得的最大動能由_圖5和D形盒_決定，與加速電壓_ 特別提醒這兩個實例都應(yīng)用了帶電粒子在電場中加速，在磁場中偏轉(zhuǎn)(勻速圓周運動)的原理.【答案】1.(1)加速電場偏轉(zhuǎn)磁場(2)mv2m 2.(1)交流(2)相等磁感應(yīng)強(qiáng)度B半徑r無關(guān)【熱點難點全析】考點一 洛倫茲力的方向和大小1洛倫茲力方向的特

4、點(1)洛倫茲力的方向與電荷運動的方向和磁場方向都垂直，即洛倫茲力的方向總是垂直于運動電荷的速度方向和磁場方向確定的平面(2)當(dāng)電荷運動方向發(fā)生變化時，洛倫茲力的方向也隨之變化2洛倫茲力與電場力的比較 對應(yīng)力內(nèi)容項目洛倫茲力電場力性質(zhì)磁場對在其中運動電荷的作用力電場對放入其中電荷的作用力產(chǎn)生條件v0且v不與B平行電場中的電荷一定受到電場力作用大小FqvB(vB)FqE力方向與場方向的關(guān)系一定是FB，F(xiàn)v，與電荷電性無關(guān)正電荷受力與電場方向相同，負(fù)電荷受力與電場方向相反做功情況任何情況下都不做功可能做正功、負(fù)功，也可能不做功力為零時場的情況F為零，B不一定為零F為零，E一定為零作用效果只改變電荷

5、運動的速度方向，不改變速度大小既可以改變電荷運動的速度大小，也可以改變電荷運動的方向特別提醒洛倫茲力對電荷不做功；安培力對通電導(dǎo)線可做正功，可做負(fù)功，也可不做功；電場力對電荷可做正功，可做負(fù)功，也可不做功【典例】初速度為v0的電子,沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出,直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運動方向如圖所示，則( ).電子將向右偏轉(zhuǎn),速率不變B.電子將向左偏轉(zhuǎn),速率改變C.電子將向左偏轉(zhuǎn),速率不變D.電子將向右偏轉(zhuǎn),速率改變【答案】選.【詳解】導(dǎo)線在電子附近產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里,由左手定則知,電子受到的洛倫茲力方向向右,電子向右偏轉(zhuǎn),但由于洛倫茲力不做功,電子速率不變,正確.考點二帶電粒

6、子在勻強(qiáng)磁場中的運動1帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動是各省市每年高考必考內(nèi)容之一一般以計算題的形式出現(xiàn)，可以與其他知識相綜合，難度中等以上，分值較高，以考查學(xué)生的形象思維和邏輯推理能力為主2分析方法：找圓心、求半徑、確定轉(zhuǎn)過的圓心角的大小是解決這類問題的前提，確定軌道半徑和給定的幾何量之間的關(guān)系是解題的基礎(chǔ)，有時需要建立運動時間t和轉(zhuǎn)過的圓心角之間的關(guān)系作為輔助(1)圓心的確定基本思路：與速度方向垂直的直線和圖中弦的中垂線一定過圓心兩種情形a已知入射方向和出射方向時，可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線，兩條直線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖8所示，圖中P為入射點，M為出射點)

7、b已知入射方向和出射點的位置時，可以通過入射點作入射方向的垂線，連接入射點和出射點，作其中垂線，這兩條垂線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖9所示，圖中P為入射點，M為出射點)圖8圖9(2)半徑的確定用幾何知識(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小(3)運動時間的確定粒子在磁場中運動一周的時間為T，當(dāng)粒子運動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為時，其運動時間為：tT(或tT)3規(guī)律總結(jié)帶電粒子在不同邊界磁場中的運動(1)直線邊界(進(jìn)出磁場具有對稱性，如圖10)圖10(2)平行邊界(存在臨界條件，如圖11)圖11(3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出，如圖12)圖12【典例】如圖中MN表示真空室中垂直于紙面的平板,

8、它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速度v射入磁場區(qū)域,最后到達(dá)平板上的P點.已知B、v以及P到O的距離l,不計重力,求此粒子的電荷量q與質(zhì)量m之比.【詳解】粒子初速度v垂直于磁場,粒子在磁場中受洛倫茲力而做勻速圓周運動,設(shè)其半徑為R,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律,有因粒子經(jīng)O點時的速度垂直于OP,故OP為直徑,l=2R由此得考點三 質(zhì)譜儀和回旋加速器1.根據(jù)質(zhì)譜儀原理可以得出需要研究的物理量,如粒子軌道半徑、粒子質(zhì)量、比荷等.2.回旋加速器的最大動能根據(jù),得,可見,(1)粒子最大動能與加速電壓無關(guān).(2)最大動能由D形盒

9、的最大半徑和磁感應(yīng)強(qiáng)度決定.【典例】勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示.這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒構(gòu)成，其間留有空隙.下列說法正確的是( ).離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C.離子從磁場中獲得能量D.離子從電場中獲得能量【答案】選、D.【詳解】離子在磁場中做勻速圓周運動，速度越大，軌道半徑越大，所以離子要從加速器的中心附近進(jìn)入加速器.洛倫茲力總是垂直于速度的方向，所以磁場是不對離子做功的，它的作用只是改變離子的速度方向，而電場的作用才是加速離子，使之獲得能量.由此可見，選項、D是正確的.【高考零距離】【2012年】17 2012全國卷 質(zhì)量分別

10、為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動已知兩粒子的動量大小相等下列說法正確的是()若q1q2，則它們做圓周運動的半徑一定相等B若m1m2，則它們做圓周運動的半徑一定相等C若q2q2，則它們做圓周運動的周期一定不相等D若m1m2，則它們做圓周運動的周期一定不相等【詳解】根據(jù)半徑公式r，兩粒子的動量mv大小相等，磁感應(yīng)強(qiáng)度B相同，若q1q2，則它們做圓周運動的半徑一定相等，正確，B錯誤根據(jù)周期公式T，若相等，則周期相等，C、D錯誤9 2012江蘇卷 如圖所示，MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場的邊界. 一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙面內(nèi)從O點射入磁場若粒子速度為v

11、0，最遠(yuǎn)能落在邊界上的點下列說法正確的有()圖7若粒子落在點的左側(cè)，其速度一定小于v0B若粒子落在點的右側(cè)，其速度一定大于v0C若粒子落在點左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于v0D若粒子落在點左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于v0【答案】BC【詳解】帶電粒子沿垂直邊界的方向射入磁場時，落在邊界上的點離出發(fā)點最遠(yuǎn)，當(dāng)入射方向不是垂直邊界的方向時，落在邊界上的點與出發(fā)點的距離將小于這個距離，即速度大于或等于v0，但入射方向不是90時，粒子有可能落在點的左側(cè)，項錯誤；但粒子要落在點的右側(cè)，其速度一定要大于臨界速度v0，B項正確；設(shè)O之間距離為L，若粒子落在點兩側(cè)d范圍內(nèi)，則以最小速度v入射的粒子

12、做圓周運動的直徑應(yīng)為Ld，由洛倫茲力提供向心力，qvB，qv0B，解得vv0，C項正確；由于題中沒有強(qiáng)調(diào)粒子的入射方向，因此無法確定速度的最大值，D項錯誤15 2012廣東卷 質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運行的半圓軌跡如圖2中虛線所示下列表述正確的是()圖2M帶負(fù)電，N帶正電BM的速率小于N的速率C洛倫茲力對M、N做正功DM的運行時間大于N的運行時間【答案】【詳解】 由左手定則判斷知，正確；粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，有qvBm，半徑r，在質(zhì)量與電荷量相同的情況下，半徑大說明速率大，即M的速率大于N的速率，B錯誤；洛倫茲力不做功，C錯誤；

13、粒子在磁場中運動半周，即時間為周期的一半，而周期為T，故M的運行時間等于N的運行時間，D錯誤16 2012北京卷 處于勻強(qiáng)磁場中的一個帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圓周運動將該粒子的運動等效為環(huán)形電流，那么此電流值()與粒子電荷量成正比B與粒子速率成正比C與粒子質(zhì)量成正比D與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比【答案】D【詳解】由電流的定義I可知，設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，在磁場中運動的周期為T，則I，對于一個粒子來說，電荷量和質(zhì)量是一定的，所以產(chǎn)生的環(huán)形電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，D項正確，、B、C項錯誤【2011年-2010年】1.（2011海南物理T10）空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖中的正方形

14、為其邊界。一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不計重力。下列說法正確的是（ ）.入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B. 入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同C.在磁場中運動時間相同的粒子，其運動軌跡一定相同D.在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大【答案】選BD?！驹斀狻扛鶕?jù)帶電粒子在磁場中運動的周期，由此可知兩種粒子在磁場中的運動周期相同，若速度不同的粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角相同時，軌跡可以不同，但運動時間相同，由半徑公式可知，入射角相同的粒子，軌跡相

15、同。粒子在磁場中運動的時間，即由軌跡所對的圓心角決定，故B、D正確，、錯誤。2.（2011浙江理綜T20）利用如圖所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子。圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L。一群質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場，對于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是. 粒子帶正電B. 射出粒子的最大速度為C. 保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D. 保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大【答案】選BC.【詳解】

16、根據(jù)題意，粒子進(jìn)入磁場后向右偏轉(zhuǎn)，所受洛侖茲力方向向右，根據(jù)左手定則，粒子應(yīng)帶負(fù)電,錯誤.粒子能夠從右邊縫中射出，則最大半徑為，最小半徑為，由于洛侖茲力充當(dāng)向心力：，可得：，所以：，分析可得：BC正確、D錯誤.3. （2010重慶卷）21.如題21圖所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進(jìn)入磁塊，在紙面民內(nèi)做勻速圓周運動，運動軌跡為相應(yīng)的圓弧，這些粒子的質(zhì)量，電荷量以及速度大小如下表所示由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)大的粒子對應(yīng)表中的編號分別為 3、5、4 B4、 2、5C5、3、2 D2、4、5 答案：D【解析】根據(jù)半徑公式結(jié)

17、合表格中數(shù)據(jù)可求得15各組粒子的半徑之比依次為0.52332，說明第一組正粒子的半徑最小，該粒子從MQ邊界進(jìn)入磁場逆時針運動。由圖a、b粒子進(jìn)入磁場也是逆時針運動，則都為正電荷，而且a、b粒子的半徑比為23，則a一定是第2組粒子，b是第4組粒子。c順時針運動，都為負(fù)電荷，半徑與a相等是第5組粒子。正確答案D。4、 （2010江蘇卷）9.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中附加另一勻強(qiáng)磁場，附加磁場位于圖中陰影區(qū)域，附加磁場區(qū)域的對稱軸OO與SS垂直。a、b、c三個質(zhì)子先后從S點沿垂直于磁場的方向攝入磁場，它們的速度大小相等，b的速度方向與SS垂直，a、c的速度方向與b的速度方向間的夾角分別為，且。三個質(zhì)子經(jīng)

18、過附加磁場區(qū)域后能達(dá)到同一點S，則下列說法中正確的有 三個質(zhì)子從S運動到S的時間相等B三個質(zhì)子在附加磁場以外區(qū)域運動時，運動軌跡的圓心均在OO軸上C若撤去附加磁場，a到達(dá)SS連線上的位置距S點最近D附加磁場方向與原磁場方向相同答案：CD解析：.三個質(zhì)子從S運動到S的時間不相等，錯誤；B.三個質(zhì)子在附加磁場意外區(qū)域運動時，只有b運動軌跡的圓心在OO軸上，因為半徑相等，而圓心在初速度方向的垂線上，所以B錯誤；C.用作圖法可知，若撤去附加電場，a到達(dá)SS連線上的位置距S點最近，b最遠(yuǎn)；C正確；D.因b要增大曲率，才能使到達(dá)SS連線上的位置向S點靠近，所以附加磁場方向與原磁場方向相同，D正確；本體選C

19、D。本體考查帶電粒子在磁場中的運動。難度：難。5、 （2010新課標(biāo)卷）25.(18分)如圖所示，在0xa、oy范圍內(nèi)有垂直于xy平面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。坐標(biāo)原點O處有一個粒子源，在某時刻發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，它們的速度大小相同，速度方向均在xy平面內(nèi)，與y軸正方向的夾角分布在090范圍內(nèi).己知粒子在磁場中做圓周運動的半徑介于到a之間，從發(fā)射粒子到粒子全部離開磁場經(jīng)歷的時間恰好為粒子在磁場中做圓周運動周期的四分之一，求最后離開磁場的粒子從粒子源射出時的：(1)速度大小；(2)速度方向與y軸正方向夾角正弦。 解析：設(shè)粒子的發(fā)射速度為v，粒子做圓周運動的軌道半徑

20、為R，由牛頓第二定律和洛倫磁力公式，得，解得：當(dāng)Ra時，在磁場中運動時間最長的粒子，其軌跡是圓心為C的圓弧，圓弧與磁場的邊界相切，如圖所示，設(shè)該粒子在磁場中運動的時間為t，依題意，時，設(shè)最后離開磁場的粒子的發(fā)射方向與y軸正方向的夾角為，由幾何關(guān)系可得：再加上，解得：6、 （2010廣東卷）36.(18分)如圖16（a）所示，左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個薄盤N1、N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角可調(diào)（如圖16（b）；右為水平放置的長為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平

21、方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點垂直進(jìn)入磁場。 O到感光板的距離為，粒子電荷量為q,質(zhì)量為m，不計重力。（1）若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c），某一粒子進(jìn)入磁場后，豎直向下打在感光板中心點M上，求該粒子在磁場中運動的時間t；（2）若兩狹縫夾角為 ，盤勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1P2連線上。試分析盤轉(zhuǎn)動角速度的取值范圍（設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時間內(nèi)都能到達(dá)N2）。解：（1）分析該粒子軌跡圓心為P1，半徑為，在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角為，因而運動時間為：（2）設(shè)粒子從N1運動到N2過程歷時為t，之后在磁場中運行速度大小為v，軌跡半徑為R則：

22、在粒子勻速過程有：L=vt 粒子出來進(jìn)入磁場的條件： 在磁場中做勻速圓周運動有： 設(shè)粒子剛好過P1點、P2點時軌跡半徑分別為：R1、R2則： 由得：【考點提升訓(xùn)練】1.(2011山東兗州檢測)兩個帶電粒子以同一速度、同一位置進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，在磁場中它們的運動軌跡如圖所示粒子a的運動軌跡半徑為r1，粒子b的運動軌跡半徑為r2，且r22r1，q1、q2分別是粒子a、b所帶的電荷量，則()a帶負(fù)電、b帶正電，比荷之比為21Ba帶負(fù)電、b帶正電，比荷之比為12Ca帶正電、b帶負(fù)電，比荷之比為21Da帶正電、b帶負(fù)電，比荷之比為11【答案】C【詳解】根據(jù)磁場方向及兩粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向可判斷出a、b分別

23、帶正、負(fù)電，根據(jù)半徑之比可計算出比荷之比為21.2. (2012合肥質(zhì)檢)如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，MN是一豎直放置的感光板從圓形磁場最高點P垂直磁場射入大量的帶正電，電荷量為q，質(zhì)量為m，速度為v的粒子，不考慮粒子間的相互作用力，關(guān)于這些粒子的運動以下說法正確的是 ()只要對著圓心入射，出射后均可垂直打在MN上B對著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長線不一定過圓心C對著圓心入射的粒子，速度越大在磁場中通過的弧長越長，時間也越長D只要速度滿足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上【詳解】當(dāng)vB時，粒子所受洛倫茲力充當(dāng)向心力，做半徑和周期分別為R、

24、T的勻速圓周運動；只要速度滿足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，選項D正確3.如圖所示,在通電直導(dǎo)線下方,有一電子沿平行導(dǎo)線方向以速度v向左運動,則關(guān)于電子的運動軌跡和運動半徑的判斷正確的是( ).將沿軌跡運動,半徑越來越小B.將沿軌跡運動,半徑越來越大C.將沿軌跡運動,半徑越來越小D.將沿軌跡運動,半徑越來越大【答案】選.【詳解】根據(jù)安培定則可以確定導(dǎo)線下方磁場方向垂直于紙面向里,再根據(jù)左手定則和電子帶負(fù)電知,電子受洛倫茲力方向向上.再根據(jù),B越來越大,故r越來越小,故正確.4.電荷量為+q的粒子在勻強(qiáng)磁場中運動，下面說法中正確的是( ).只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同

25、B.如果把+q改為-q，且速度反向、大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C.洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直D.粒子只受到洛倫茲力作用時，運動的動能不變【答案】選B、D.【詳解】因為洛倫茲力的大小不但與粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度方向有關(guān)，如當(dāng)粒子速度與磁場垂直時F=Bqv，當(dāng)粒子速度與磁場平行時F=0.再者由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子速度方向垂直，因此速度方向不同時，洛倫茲力的方向也不同，所以選項錯誤.因為+q改為-q且速度反向時所形成的電流方向與原+q運動形成的電流方向相同，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由F=Bqv知大小不變，所以B選項正確.因

26、為電荷進(jìn)入磁場時的速度方向可以與磁場成任意夾角，所以C選項錯誤.因為洛倫茲力總與速度垂直，所以洛倫茲力不做功，粒子動能不變，洛倫茲力只改變粒子的運動方向，所以D選項正確.5.一束帶電粒子以同一速度,并從同一位置進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,在磁場中它們的軌跡如圖所示.粒子q1的軌跡半徑為r1,粒子q2的軌跡半徑為r2,且r2=2r1,q1、q2分別是它們的帶電量,則( ).q1帶負(fù)電、q2帶正電,比荷之比為=21B.q1帶負(fù)電、q2帶正電,比荷之比為=12C.q1帶正電、q2帶負(fù)電,比荷之比為=21D.q1帶正電、q2帶負(fù)電,比荷之比為=11【答案】選C.【詳解】根據(jù)知,半徑與比荷成反比.故.再根據(jù)左手定則知

27、,q1帶正電,q2帶負(fù)電,故C正確.6.如圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個D形金屬盒.在加速帶電粒子時,兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場中,兩盒分別與高頻電源相連.帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,忽略帶電粒子在電場中的加速時間,則下列判斷正確的是( ).在Ek-t圖中應(yīng)有t4-t3=t3-t2=t2-t1B.高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn-tn-1C.粒子加速次數(shù)越多,粒子最大動能一定越大D.要想粒子獲得的最大動能越大,可增加D形盒的面積【答案】選、D.【詳解】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運動的周期與速度大小無關(guān),因此,在Ek-t圖中應(yīng)有t4-t3

28、=t3-t2=t2-t1,選項正確;帶電粒子在回旋加速器中每運行一周加速兩次,高頻電源的變化周期應(yīng)該等于2(tn-tn-1),選項B錯;由可知,粒子獲得的最大動能取決于D形盒的半徑,當(dāng)軌道半徑與D形盒半徑相等時就不能繼續(xù)加速,故選項C錯D對.7.(2012常州模擬)1922年英國物理學(xué)家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素和質(zhì)譜的研究榮獲了諾貝爾化學(xué)獎.若一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖所示,則下列說法中正確的是( ).該束帶電粒子帶負(fù)電B.速度選擇器的P1極板帶正電C.在B2磁場中運動半徑越大的粒子,質(zhì)量越大D.在B2磁場中運動半徑越大的粒子,比荷越小【答案】選B、D.【詳解】根據(jù)左手定則可

29、確定粒子帶正電,錯誤;由速度選擇器中電場力和洛倫茲力方向相反知,P1板帶正電,B正確;根據(jù)，故可以確定C錯誤,D正確.8.(2012衡水模擬)如圖所示,一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一質(zhì)量為m,電荷量為q的正電荷(重力忽略不計)以速度v沿正對著圓心O的方向射入磁場,從磁場中射出時速度方向改變了角.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為( ). B. C. D. 【答案】選B.【詳解】粒子軌跡如圖,根據(jù)幾何關(guān)系,再根據(jù)，解得,故B正確.9.長為的水平極板間,有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,板間距離也為,板不帶電,現(xiàn)有質(zhì)量為m,電荷量為q的正電粒子(不計重力),從極板間左邊

30、中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場,欲使粒子不打在極板上,可采用的辦法是( ).使粒子的速度B.使粒子的速度C.使粒子的速度D.使粒子的速度【答案】選、C.【詳解】依題意粒子打在板上的臨界狀態(tài)如圖所示.由幾何關(guān)系有,故.根據(jù),則,.那么欲使粒子不打在極板上,可使粒子速度或.10如圖所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場.在邊長為2R的正方形區(qū)域里也有勻強(qiáng)磁場,兩個磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同.兩個相同的帶電粒子以相同的速率分別從M、N兩點射入勻強(qiáng)磁場.在M點射入的帶電粒子,其速度方向指向圓心;在N點射入的帶電粒子,速度方向與邊界垂直,且N點為正方形邊長的中點,則下列說法正確的是( ).帶電粒子在磁