高中物理带电粒子在磁场中的运动题20套（带答案）一.带电粒子在磁场中的运动专项训练1.如图所示，两条竖直长虚线所夹的区域被线段MN分为上、卞两部分，上部分的电场方向竖直向上，卞部分的电场方向竖直向下，两电场均为匀强电场且电场强度大小相同。&板PQ垂直MN放置，挡板的中点置于N点。在挡板的右侧区域存在垂直纸面向外的匀强磁场。在左侧虚线上紧靠M的上方取点A,—比荷=5xlO5C/kg的带正电粒子，从A点m以vo=2xlO3m/s的速度沿平行MN方向射入电场，该粒子恰好从P点离开电场，经过磁场的作用后恰好从Q点回到电场。已知MN、PQ的长度均为L=0.5m,不考虑重力对带电粒子的影响，不考虑相对论效应。⑴求电场强度E的大小；（2）求磁感应强度B的人小；⑶在左侧虚线上M点的卞方取一点C,且CM=O.5m,带负电的粒子从C点沿平行MN方向射入电场，该带负电粒子与上述带正电粒子除电性相反外其他都相同。若两带电粒子经过磁场后同时分别运动到Q点和P点，求两带电粒子在A、C两点射入电场的时间差。【答案】⑴16N/C⑵1.6X10_2T⑶3.9xlQ~4s【解析】【详解】（1）带正电的粒子在电场中做类平抛运动，有：L=votL1qE222m解得E=16N/Ctan0—0（2）设带正电的粒子从P点射出电场时与虚线的夹角为e,则：一码m可得0=45°粒子射入磁场时的速度人小为v=%粒子在磁场中做匀速圆周运动：qvB=m—r由几何关系可知厂=返厶2解得B=L6xlO-2T（3）两带电粒子在电场中都做类平抛运动，运动时间相同：两带电粒子在磁场中都做匀速圆周运动，带正电的粒子转过的圆心角为手，带负电的粒子转过的圆心角为彳；两带电粒子在AC两点进入电场的时间差就是两粒子在磁场中的时间差；”271r若带电粒子能在匀强磁场中做完整的圆周运动，则其运动一周的时间7=——vqB带正电的粒子在磁场中运动的时间为：OuZTuS.gxlOTs；4带负电的粒子在磁场中运动的时间为：人=2T=2.OX1O7S-4带电粒子在AC两点射入电场的时间差为△/=—=3.9X10_452.如图所示，在一直角坐标系xoy平面内有圆形区域，圆心在x轴负半轴上，P、Q是圆上的两点，坐标分别为P（-8L,0）,Q（-3L,0）。y轴的左侧空间，在圆形区域外，有一匀强磁场，磁场方向垂直于xoy平面向外，磁感应强度的人小为B,y轴的右侧空间有一磁感应强度大小为2B的匀强磁场，方向垂直于xoy平面向外。现从P点沿与x轴正方向成37。角射出一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，带电粒子沿水平方向进入第一象限，不计粒子的重力。求：【答案】⑴x警；（2）7+警）爲【解析】【详解】(1)带电粒子以初速度V沿与X轴正向成37°角方向射出，经过圆周C点进入磁场，做匀速圆周运动，经过y轴左侧磁场后，从y轴上D点垂直于y轴射入右侧磁场，如图所示，由QC=5Lsm3TO,Q=-2Q=5Lsm37在y轴左侧磁场中做匀速圆周运动，半径为&=OkQ+QCqvB=m—尽解得：；mv2门mvc…(2)由公式qvB=m—得：R2=--9解得：E=4LRrqB由R[=4L可知带电粒子经过y轴右侧磁场后从图中q占垂直于y轴射放左侧磁场，由对称性，在y圆周点左侧磁场中做匀速圆周运动，经过圆周上的E点，沿直线打到P点，设带电粒子从P点运动到C点的时间为心PC=5Lcos37pPCL=—带电粒子从C点到D点做匀速圆周运动，周期为人，时间为GT2M37°=—7；-360八带电粒子从D做匀速圆周运动到q点的周期为。，所用时间为心丁_2/zw_Ttm2q・2BqB从P点到再次回到P点所用的时间为/f=2心+2r+12联立解得：r」l+学］上二I4〉)qB3.欧洲人型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，其原理可简化如下：两束横截面积极小，长度为/一。质子束以初速度V。同时从左、右两侧入II射入加速电场，出来后经过相同的一段距离射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转，最后两质子束发生相碰。已知质子质量为m,电量为e；加速极板3AB、A8间电压均为U。，且满足eUo=-mv02o两磁场磁感应强度相同，半径均为R，圆心270、在质子束的入射方向上，其连线与质子入射方向垂直且距离为H二fR；整个装置处2于真空中，忽略粒子间的相互作用及相对论效应。(1)试求质子束经过加速电场加速后(未进入磁场)的速度v和磁场磁感应强度B：R(2)如果某次实验时将磁场o的圆心往上移了一，其余条件均不变，质子束能在...
