带电粒子在圆形边界磁场场中的运动
[方法点拨] (1)带电粒子进入圆形边界磁场,一般需要连接磁场圆圆心与两圆交点(入射点与出射点)连线,轨迹圆圆心与两交点连线.(2)轨迹圆半径与磁场圆半径相等时会有磁聚焦现象.(3)沿磁场圆半径方向入射的粒子,将沿半径方向出射.
1.(多选)如图1所示,ABCA为一个半圆形的有界匀强磁场,O为圆心,BO⊥AC,F、G分别为半径OA和OC的中点,D、E点位于边界圆弧上,且DF∥EG∥BO.现有三个相同的带电粒子(不计重力)以相同的速度分别从B、D、E三点沿平行BO方向射入磁场,其中由B点射入磁场的粒子1恰好从C点射出,由D、E两点射入的粒子2和粒子3从磁场某处射出,则下列说法正确的是( )
图1
A.粒子2从O点射出磁场
B.粒子3从C点射出磁场
C.粒子1、2、3在磁场中的运动时间之比为3∶2∶3
D.粒子2、3经磁场偏转角相同
2.(2018·四川省德阳市三校联合测试)如图2所示,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外,一电荷量为q、质量为m的负离子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域,射入点与ab的距离为.已知离子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则离子的速率为(不计重力)( )
图2
A.B.C.D.
3.(多选)如图3所示,匀强磁场方向垂直于纸面向里,在纸面内有一半径为R的圆周、圆心为O.一带电粒子质量为m、电荷量为+q,从圆周上的M点以速度v0射向圆心,经过一段时间从圆周上的N点离开圆周,已知经过N点时的速度方向与从M点射入时的速度方向夹角为θ(图中未画出),不计重力,则( )
图3
A.磁感应强度大小为
B.磁感应强度大小为
C.粒子经历此过程的时间为
D.粒子经历此过程的时间为
4.(2018·河南省中原名校第五次联考)如图4所示,在半径为R的圆形区域充满着匀强磁场,有一带电粒子以某一初速度v0从A点对着圆形磁场的圆心O点射入,刚好垂直打在与初速度方向平行放置的屏MN上.不考虑粒子所受的重力.下列有关说法中不正确的是( )
图4
A.该粒子一定带正电
B.只增加粒子的速率,粒子在磁场中运动的时间将会变长
C.只增加粒子的速率,粒子一定还会从磁场射出,且射出磁场方向的反向延长线一定仍然过O点
D.只改变粒子入射的方向,粒子经磁场偏转后仍会垂直打在屏MN上
5.(多选)(2018·福建省蒲田八中暑假考)如图5所示,匀强磁场分布在半径为R的圆形区域MON内,Q为半径ON上的一点且OQ=R,P点为边界上一点,且PQ与MO平行.现有两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场(不计粒子重力及粒子间的相互作用),其中粒子1从M点正对圆心射入,恰从N点射出,粒子2从P点沿PQ射入,下列说法正确的是( )
图5
A.粒子2一定从N点射出磁场
B.粒子2在P、N之间某点射出磁场
C.粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为3∶2
D.粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为2∶1