微点突破(17) 带电粒子在有界磁场中的运动问题-【一书三用】2024年高考物理寒假作业高三复习用书(江苏专版)

第二部分加练重点·补短板 微点突破（十七） 带电粒子在有界磁场中的运动问题 精研一题 全取一类 [典例们 如图所 1.小明同学对正、负电子对撞产生了浓厚的兴趣，他 示，在方向竖直向下的 根据所学知识设计了正，负电子对撞装置，通过电 匀强磁场中，水平地面 D 子在匀强磁场中的运动来实现正，负电子在不同位 上放置一长方体 置能发生正碰。如图所示，ab H 和cd是关于y轴对称、间距 OACD-O'A'C'D粒子 D 为21的直线磁场边界，在两 M·· 收集装置，其中CD=8L,CA=4L,该装置六个面均 边界之间有两个有界匀强磁×× 为荧光屏，吸收击中荧光屏的粒子时可显示粒子位！ 场。两磁场的边界MV位于 ×××× 置。在长方体中心P处的粒子放射源，可在水平面：x轴上方且平行于x轴，MN EFGH内沿各个方向均匀发射速率为o的带正电： 与x轴的距离h可调。MN 粒子，发现在一段时间内，粒子源发射出粒子总数： 下方的磁场垂直纸面向里，上方的磁场垂直纸面向 外，磁感应强度大小均为B。若将质量为加、电荷 中有2被荧光屏OOA'A所吸收。已知这些粒子的 量为e的正、负电子分别从ab和cd磁场边界上沿 比荷均为9，不计粒子重力及粒子间的相互作用。 x轴同时以相同速率一3B进人匀强磁场，使 Am 下列说法正确的是 正、负电子能在y轴的不同位置垂直于y轴方向发 A匀强蓝场的蓝感应强度大小为是 生正碰，则MN与x轴的距离h的大小可能是（不 计粒子间的相互作用力和粒子重力) () B,匀强磁场的磁感应强度大小为” A.3+2 B.3 L 4 2 C.荧光屏DD'C'C上亮线的长度为(2十√3)L c.2B+▣ 8 D.5i, 20 D.荧光屏DD'CC上亮线的长度为(1十√3)L 2.2022年6月2日，北京正负电子对撞机“撞”出里 [解题关键] 程碑式新发现。如图是对 -A 撞测量区的简化示意图， 切入点 从“粒子源发射出粒子总数中有)被荧光屏 I区磁感应强度大小为 O)A'A所吸收”分析形成的原因。 垂直于荧光面O)A'A发射的粒子轨迹与 B,磁场边界MN平行于 隐藏点 EF相切 PQ,EF垂直于MN。正 障碍点 向EF发射的粒子和向HG发射的粒子具有 负电子分别以相同速率、 “相似性” 平行EF且垂直磁场的方 向入射，由注入口C,D进 PD- Q 深得一法 人I区，在Ⅱ区平行于EF方向上进行对撞。已 分析带电粒子在有界磁场中运动的方法 知：注入口C、D到EF的距离均为d,边界MN和 画轨迹 →确定圆心 PQ的间距为4d,正、负电子的质量均为m,所带电 ①轨道半径与磁感应强度、运动速度相 荷量分别为e和一，且速率均为B,电子重力不 联系，即R册 ②由几何方法（一般由数学知识，如勾殷 计，下列说法正确的是 找联系 定理、三角函数等)来确定半径 A.正电子由注入口C注入对撞测量区 ③偏转角度与圆心角、运动时间相联系 B.负电子由注入口C注入对撞测量区 ④粒子在磁场屮运动时问与周期相联系 C.Ⅱ区磁感应强度大小为2B 用规律 牛顿第二定律和圆尚运动的规律等， 特别是周期公式、半径公式 D正，负电子在对撞测量区经过时间常相撞 75 新高考方案系列丛书一书三用物理 3.利用磁聚焦和磁控束可以改变一束平行带电粒：的α粒子，α粒子的速度方向与磁场方向垂直，不 子的宽度，人们把此原理运用到薄膜材料制备上，：计粒子间的相互作用力，已知质子的电荷量为， 使芯片技术得到飞速发 质量为，下列说法正确的是 () 展。如图，宽度为r。的 A.若ABAD边有粒子射出，则BC边一定有粒子射出 带正电粒子流水平向右 射人半径为r。的圆形匀 B.若粒子可以到达B点，则其最小速度为3eBL 6m 强磁场区域，磁感应强度 C,到达A点和到达B点的粒子一定具有相同 大小为B。,这些带电粒 的速率 子都将从磁场圆上O点 D.运动轨迹与AD边相切（由CD边出磁场）的速 进入正方形区域，正方形过O点的一边与半径为 率最小的粒子在磁场中的运动时间为智 。的磁场圆相切。在正方形区域内存在一个面积： 最小的匀强蓝场区域，使汇聚到0点的粒子经过6，半导体有着广泛的应 离子源 用，人们通过离子注入的 该磁场区域后宽度变为2。，且粒子仍水平向右射： 方式优化半导体以满足 加速器 出，不考虑粒子间的相互作用力及粒子的重力，下： 不同的需求。离子注人 列说法正确的是 () 系统的原理简化如图所 A.正方形区域中匀勾强磁场的磁感应强度大小为： 示。质量为m、电荷量为 Q 2B。,方向垂直纸面向里 q的正离子经电场加速 圆面 B.正方形区域中匀强磁场的磁感应强度大小为： 后从EE:中点P垂直 号品。，方向垂直纸面向外 OE射人四分之一环形匀强磁场，环形磁场圆心为 C.正方形区域中匀强磁场的最小面积为2（π一2