热点1 带电粒子在磁场中的圆周运动
高考对带电粒子在磁场中运动的考查,主要集中在对带电粒子在有界磁场中运动的临界问题和极值问题的分析和求解.这类问题主要利用牛顿定律、圆周运动知识,结合几何知识解决.
1.(多选)(2015·武汉模拟)如图所示的虚线框为一长方形区域,该区域内有一垂直于纸面向里的匀强磁场,一束电性不同、速率不同但比荷相同的粒子从O点沿图中方向垂直于磁场方向射入磁场后,分别从四个顶点a、b、c、d和两边的中点e、f射出磁场,下列关于它们运动的说法正确的是( )
A.从a、b两点射出的粒子运动的时间是最长的,且二者相等
B.从c、d两点射出的粒子运动的时间是最短的,且二者相等
C.从e、f两点射出的粒子的运动时间相等
D.从b点射出的粒子速度最小,从c点射出的粒子速度最大
解析:选AD.根据图中粒子的入射位置和出射点关系可知,从a、b两点射出的粒子运动轨迹都是半圆(半个周期),即回旋角都是180°,而从其他位置射出的粒子的回旋角都小于180°,由T=可知在同一磁场中比荷相同时,周期相同,故A正确;根据几何关系可知,从c、d和e、f射出的粒子回旋角都不相同,故运动时间也一定不同,则B、C错误;由R=可知粒子速度与半径成正比,通过作图可知,从b点射出的粒子半径最小,从c点射出的粒子半径最大,故D正确.
2.(单选)(2014·高考安徽卷)“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞.已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子在磁场中的运动半径不变.由此可判断所需的磁感应强度B正比于( )