四、磁场运动电荷的作用 知识点题库

如图是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹.云室旋转在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里.云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用.分析此径迹可知粒子(  )

A . 带正电,由下往上运动 B . 带正电,由上往下运动 C . 带负电,由上往下运动 D . 带负电,由下往上运动
某电子在一匀强磁场中沿垂直于磁场方向运动,以下说法正确的是(   )

A . 电子的运动轨迹为一抛物线 B . 电子的运动轨迹为一圆周 C . 磁场强弱不会影响轨迹 D . 电子速度大小不会影响轨迹

如图所示,在x轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的两个不同的匀强磁场,y轴右侧的磁场磁感应强度的大小为B。一个离子以速率v由O点沿x轴正方向射入磁场区域,不计离子所受重力,图中曲线表示离子运动的轨迹,其中轨迹与y轴交点为M,轨迹与x轴交点为N,且OM=ON=L,由此可判断(  )

A . 这个离子带负电 B . y轴左侧的磁场磁感应强度的大小为2B C . 离子的比荷为 D . 离子在y轴左侧运动的时间与在y轴右侧运动的时间相等
如图所示,两个横截面分别为圆和正方形,但磁感应强度均相同的匀强磁场,圆的直径D等于正方形的边长,两个电子以相同的速度分别飞入两个磁场区域,速度方向均与磁场方向垂直,进入圆形区域的电子速度方向对准了圆心,进入正方形区域的电子是沿一边的中心且垂直于边界线进入的,则(  )

A . 两个电子在磁场中运动的半径一定相同 B . 两电子在磁场中运动的时间有可能相同 C . 进入正方形区域的电子一定先飞离磁场 D . 进入圆形区域的电子一定不会飞离磁场
如图所示,有一质量为 m、带电荷量为 q 的油滴,在竖直放置的两平行金属板间的匀强电场中由静止释放,可以判定(   )

A . 油滴在电场中做抛物线运动 B . 油滴在电场中做匀速直线运动 C . 油滴在电场中做匀加速直线运动 D . 油滴运动到极板上的时间只取决于两板间距离

如图所示,竖直面内有一个闭合导线框ACDE(由细软导线制成)挂在两固定点A、D上,水平线段AD为半圆的直径,在导线框的E处有一个动滑轮,动滑轮下面挂一重物,使导线处于绷紧状态.在半圆形区域内,有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场.设导线框的电阻为r,圆的半径为R,在将导线上的C点以恒定角速度ω(相对圆心O)从A点沿圆弧移动的过程中,若不考虑导线中电流间的相互作用,则下列说法正确的是(   )

A . 在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中,导线框中感应电流的方向先逆时针,后顺时针 B . 在C从A点沿圆弧移动到图中∠ADC=30°位置的过程中,通过导线上C点的电量为 C . 当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时,导线框中的感应电动势最小 D . 在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中,导线框中产生的电热为
空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向(垂直纸面向里)的匀强磁场,如图所示,已知一离子在电场力和洛仑兹力共同作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C为运动的最低点.不计重力,则(   )

A . 该离子带负电 B . A,B两点位于同一高度 C . C点时离子速度最小 D . 离子到达B点后,将沿原曲线返回A点
如图甲所示,两平行金属板接有如图乙所示随时间t变化的电压U,两板间电场可看作均匀的,且两板外无电场,板长L=0.2m,板间距离d=0.2m.在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板中线OO'垂直,磁感应强B=5×10﹣3T,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子流沿两板中线OO'连续射人电场中,已知每个粒子速度V0=105m/s,比荷q/m=108C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作是恒定不变的.

  1. (1) 试求带电粒子射出电场时的最大速度.

  2. (2) 证明:在任意时刻从电场射出的带电粒子,进人磁场时在MN上的人射点和在MN上出射点的距离为定值,写出该距离的表达式.

  3. (3) 从电场射出的带电粒子,进人磁场运动一段时间后又射出磁场,求粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间.

在如图所示的虚线MN上方存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,纸面上直角三角形OPQ的角Q为直角,角O为30°,两带电粒子a、b分别从O、P两点垂直于MN同时射入磁场,恰好在Q点相遇,则由此可知(   )

A . 带电粒子a的速度一定比b大 B . 带电粒子a的比荷一定比b大 C . 带电粒子a的运动周期一定比b大 D . 带电粒子a的轨道半径一定比b大

如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场.现有一粒子源处在坐标为(0,L)M点能以垂直与电场方向不断发射质量为m、电量为+q、速度为v0的粒子(重力不计),粒子进入磁场后最后又从x轴上坐标为(3L,0)处的P点射入电场,其入射方向与x轴成45°角.求:

  1. (1) 粒子到达P点时的速度v;

  2. (2) 匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B;

  3. (3) 粒子从M点运动到P点所用的时间t.

如图所示,真空中四个相同的矩形匀强磁场区域,高为4d , 宽为d , 中间两个磁场区域间隔为2d , 中轴线与磁场区域两侧相交于OO′点,各区域磁感应强度大小相等.某粒子质量为m、电荷量为+q , 从O沿轴线射入磁场.当入射速度为v0时,粒子从O上方 处射出磁场.取sin53°=0.8,cos53°=0.6.

  1. (1) 求磁感应强度大小B
  2. (2) 入射速度为5v0时,求粒子从O运动到O′的时间t
  3. (3) 入射速度仍为5v0 , 通过沿轴线OO′平移中间两个磁场(磁场不重叠),可使粒子从O运动到O′的时间增加Δt , 求Δt的最大值.
如图所示,水平绝缘粗糙的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.4m在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度E=1.0×104N/C现有一电荷量q=+1.0×10-4C,质量m=0.1kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的D点.取g=10m/s2 . 试求:

  1. (1) 带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小;
  2. (2) D点到B点的距离XDB
  3. (3) 带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能
如图所示,半径为r的圆形匀强磁场区域Ⅰ与x轴相切于坐标系的原点O,磁感应强度为B1 , 方向垂直于纸面向外.磁场区域Ⅰ右侧有一长方体加速管,加速管底面宽度为2r,轴线与x轴平行且过磁场区域Ⅰ的圆心,左侧的电势比右侧高 .在加速管出口下侧距离2r处放置一宽度为2r的荧光屏.加速管右侧存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场区域Ⅱ.在O点处有一个粒子源,能沿纸面向y>0的各个方向均匀地发射大量质量为m、带电荷量为q且速率相同的粒子,其中沿y轴正方向射入磁场的粒子,恰能沿轴线进入长方形加速管并打在荧光屏的中心位置.不计粒子重力及其相互作用,求:

  1. (1) 粒子刚进入加速管时的速度大小;
  2. (2) 磁场区域Ⅱ的磁感应强度大小B2(用B1表示);
  3. (3) 若磁场Ⅱ的磁感应强度B2减小10%,求荧光屏上有粒子到达的范围?
如图所示,矩形区域(含边界)有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,a、b、c、d为矩形的四个顶点,长ab=3L,宽bc=L。一质量为m、电量为q的带正电粒子,从a点沿ab方向运动,不计粒子重力。求:

  1. (1) 若粒子恰好从d点射出磁场,求粒子从a点运动到d点的时间;
  2. (2) 若粒子恰好从c点射出磁场,求粒子运动速度的大小。
如图甲所示,两金属板M、N水平放置组成平行板电容器,在M板中央开有小孔O,再将两个相同的绝缘弹性挡板P、Q对称地放置在M板上方,且与M板夹角均为60°,两挡板的下端在小孔O左右两侧。现在电容器两极板间加电压大小为U的直流电压,在M板上方加上如图乙所示的、垂直纸面的交变磁场,以方向垂直纸面向里为磁感应强度的正值,其值为B0 , 磁感应强度为负值时大小为Bx , 但Bx未知。现有一质量为m、电荷量为+q、不计重力的带电粒子,从N金属板中央A点由静止释放,t=0时刻,粒子刚好从小孔O进入上方磁场中,在t1时刻粒子第一次撞到左挡板P上,紧接着在t1+t2时刻粒子撞到了右挡板Q上,然后粒子又从O点竖直向下返回平行金属板间,接着再返回磁场做前面所述的运动。粒子与挡板碰撞前后电量不变,沿板面的分速度不变,垂直于板面的分速度大小不变、方向相反,不计碰撞的时间及磁场变化产生的感应影响。求:

  1. (1) 粒子第一次到达挡板P时的速度大小。
  2. (2) 图乙中磁感应强度Bx的大小。
  3. (3) 两金属板M和N之间的距离d。
如图所示,在平面直角坐标系xoy的一、二象限内,分别存在以虚线OM为边界的匀强电场和匀强磁场。匀强电场方向沿y轴负方向,匀强磁场方向垂直于Xoy平面向里,虚线OM与x轴负方向成45°角。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O处以速度v0沿x轴正方向运动,粒子每次到x轴将反弹,第一次反弹无能量损失,以后每次反弹水平分速度不变、竖直分速度大小均减为反弹前的 、方向相反。电场强度大小等于 ,磁感应强度大小等于 ,求:(不计粒子重力,题中各物理量单位均为国际单位,计算结果可用分式表示)

  1. (1) 带电粒子第三次经过OM时的坐标;
  2. (2) 带电粒子第三次到达OM时经过的时间;
  3. (3) 带电粒子从第二次进入电场开始,沿电场方向运动的总路程。
如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E、g和B已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是(      )

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A . 小球带负电 B . 小球做匀速圆周运动过程中机械能保持不变 C . 小球做匀速圆周运动过程中周期 D . 若电压U增大,则小球做匀速圆周运动的周期变大
如图所示,在直角坐标系 中, 区域内x轴上方存在沿y轴正方向的匀强电场,x轴下方存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小相等。 区域内有垂直坐标平面向外的匀强磁场,y轴左侧存在一圆形磁场区域,与y轴相切于原点O,磁场方向垂直坐标平面向外。一质量为 ,带电量 的带正电粒子从点 以平行于x轴的初速度 射入电场,经过一段时间粒子从 点离开电场进入磁场,经磁场偏转后,从 点返回电场。粒子经电场和圆形磁场后到达坐标原点O,到O点时速度方向与y轴负方向夹角为 。已知 ,不计粒子重力,取 。求:

  1. (1) 电场强度大小E;
  2. (2) 区域内匀强磁场的磁感应强度大小
  3. (3) 圆形磁场的磁感应强度大小
  4. (4) 粒子从P点运动到O点所用时间t(结果保留两位有效数字)。
质量为m电量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区,该微粒在电场力、磁场力和重力的共同作用下,恰好沿直线运动到A,下列说法中正确的是(   )  

A . 该微粒可能带正电荷也可能带负电荷 B . 微粒从O到A的运动一定是匀加速直线运动 C . 该磁场的磁感应强度大小为 D . 该电场的场强为
如图所示,半径分别为R和2R的同心圆处于同一平面内,O为圆心,两圆形成的圆环内有垂直圆面向里的匀强磁场(圆形边界处也有磁场),磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量为的粒子由大圆上的A点以速率沿大圆切线方向进入磁场,不计粒子的重力,下列说法正确的是(   )

A . 带电粒子从A点出发第一次到达小圆边界上时,粒子运动的路程为 B . 经过时间 , 粒子第1次回到A点 C . 运动路程时,粒子第5次回到A点 D . 粒子不可能回到A点
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