2019年高考全国I卷(物理)-带电粒子在磁场中的运动

2019年09月12日 浏览:
2019年高考全国I卷


11.如图,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后,沿平行于x辅的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点,N点在y轴上,OP与x轴的夹角为30°,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d,不计重力。求

(1)带电粒子的比荷;

(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。

【答案】(1)     (2)

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【解析】

【详解】(1)粒子从静止被加速的过程,根据动能定理得:,解得:

根据题意,下图为粒子的运动轨迹,由几何关系可知,该粒子在磁场中运动的轨迹半径为:

粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即:

联立方程得:

(2)根据题意,粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周,长度

粒子射出磁场后到运动至轴,运动的轨迹长度

粒子从射入磁场到运动至轴过程中,一直匀速率运动,则

解得: