猜想04 带电粒子在匀强磁场中的运动（8大题型）【考题猜想】-2023-2024学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）

猜想04 带电粒子在磁场中的运动（32题） 备注：本猜想所有题主要选自去年全国各地期末考试好题，每个题型均有4道题。本节内容共8种题型，共32题 01带电粒子在匀强磁场中的圆周运动：半径与周期公式 2 02带电粒子在磁场中做圆周运动的相关计算 3 03带电粒子在直线边界磁场中的运动 5 04带电粒子在弧形边界磁场中的运动 7 05根据粒子的运动确定磁场区域的范围 10 06带电粒子在磁场中多解问题 12 07带电粒子在组合场中的运动 13 08带电粒子在叠加场中的运动 16 01带电粒子在匀强磁场中的圆周运动：半径与周期公式 1．（22-23高二下·安徽黄山·期末）如图，是匀强磁场中的一块薄金属板，板上有一个粒子发射源能垂直与板发射一定速率的带电粒子（不计重力）。粒子在匀强磁场中运动并穿过金属板，假设粒子穿过金属板后电荷保持不变，曲线表示其运动轨迹，由图知（　　）    A．粒子源发射粒子带正电 B．粒子在上半周所用时间比下半周所用时间长 C．粒子源在板上a点 D．粒子源在板上e点 2．（22-23高二下·黑龙江牡丹江·期末）如图所示，带电粒子（不计重力）以速度v沿垂直于磁场的方向进入一匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。设粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为R，周期为T。如果仅减小粒子的入射速度v，下列说法正确的是（　　）    A．T增大 B．T减小 C．R增大 D．R减小 3．（22-23高二下·云南玉溪·期末）质子和一价钠离子分别垂直进入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，如果它们的圆周运动半径恰好相等，这说明它们在刚进入磁场时（　　） A．速率相等 B．动量大小相等 C．动能相等 D．质量相等 4．（22-23高二下·安徽合肥·期末）如图所示，在正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电粒子从a点沿ab方向射入磁场中，当入射速度大小小于或等于v时，粒子在该磁场区域运动时间最长，且最长时间为t。若其他条件均不变，当入射粒子的速度大小为时，则该粒子在磁场中的运动时间为（　　）    A． B． C． D． 02带电粒子在磁场中做圆周运动的相关计算 5．（22-23高二下·安徽滁州·期末）用图甲所示的洛伦兹力演示仪演示带电粒子在匀强磁场中的运动时发现，有时玻璃泡中的电子束在强磁场中的运动轨迹呈“螺旋”状。为了研究该“螺旋”情况，现将这一现象简化成如图乙所示的情景来讨论：在空间存在平行于x轴磁感应强度为B的匀强磁场，在xOy平面内，由坐标原点以初速度沿与x轴正方向成角的方向射入电子束，得到轴线平行于x轴的“螺旋”状电子运动轨迹，电子的比荷为，则此“螺旋”的（　　）      A．半径 B．半径 C．螺距 D．螺距 6．（22-23高二下·北京丰台·期末）如图甲所示的半径为r的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为（且为常量）。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。 （1）请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势； （2）请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强E的大小，并判断E的方向（从上往下看，“顺时针”或“逆时针”）； （3）若将导体圆环替换成一个半径为r的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为m、电荷量为的小球，时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求时，管道对小球作用力的大小和方向（填“沿半径向外”或“沿半径向内”）。    7．（22-23高二下·浙江宁波·期末）如图所示，真空中有一坐标系，在的空间中存在方向沿轴负方向，磁感应强度大小为的匀强磁场，在平面内紧靠轴放置一块荧光屏，荧光屏沿轴方向长度，沿轴方向宽度足够大，在处平行平面沿轴放置一根长度为、逸出功的金属细棒，现用频率的光从各方向照射金属棒，已知电子电荷量，质量，普朗克常量。求： （1）金属棒上逸出的光电子的最大初动能； （2）沿轴正方向逸出的光电子打中荧光屏时坐标最大值； （3）光电子从金属棒逸出至打到荧光屏的最短时间； （4）荧光屏上有光电子打到的区域面积。    8．（22-23高二下·江西上饶·期末）1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、对同位素和质谱仪的研究荣获了诺贝尔奖，质谱仪按应用范围分为同位素质谱仪、无机质谱仪和有机质谱仪，如今各种质谱仪的应用十分广泛。如下图为质谱仪的结构图，许多粒子从容器A下方的小孔陆续飘入加速电场，若某个粒子质量为m、电荷量为＋q，飘入电压为U的加速电场（加速电场视为匀强电场），其初速度