四、磁场运动电荷的作用 知识点题库

如图,空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动,从C点离开区域;如果这个区域只有电场,则粒子从B点离开场区;如果这个区域只有磁场,则粒子从D点离开场区;设粒子在上述三种情况下,从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3 , 比较t1、t2和t3的大小,则有(粒子重力忽略不计)    (     )

A . t1=t2=t3 B . t2<t1<t3 C . t1=t2<t3 D . t1=t3>t2
有电子、质子、氘核、氚核,以同样速度垂直射入同一匀强磁场中,它们都作匀速圆周运动,则轨道半径最大的粒子是(    )

A . 氘核 B . 氚核 C . 电子 D . 质子
如图所示,直线MN上方存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,质量为m、电荷量为﹣qq>0)的粒子1在纸面内以速度v1=v0O点射入磁场,其方向与MN的夹角α=30°;质量为m、电荷量为+q的粒子2在纸面内以速度v2= v0也从O点射入磁场,其方向与MN的夹角β=60°角.已知粒子1、2同时到达磁场边界的AB两点(图中未画出),不计粒子的重力及粒子间的相互作用.

  1. (1) 求两粒子在磁场边界上的穿出点AB之间的距离d

  2. (2) 求两粒子进入磁场的时间间△t;

  3. (3) 若MN下方有平行于纸面的匀强电场,且两粒子在电场中相遇,其中的粒子1做直线运动.求电场强度E的大小和方向.

如图,空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动,从C点离开区域;如果这个区域只有电场,则粒子从B点离开场区;如果这个区域只有磁场,则粒子从D点离开场区;设粒子在上述三种情况下,从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3 , 比较t1、t2和t3的大小,则有(粒子重力忽略不计)(  )

A . t1=t2=t3 B . t2<t1<t3 C . t1=t2<t3 D . t1=t3>t2
如图所示,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器最大电阻为R,开关K闭合.两平行金属极板a、b间有匀强磁场,一带负电的粒子(不计重力)以速度v水平匀速穿过两极板.下列说法正确的是(   )

A . 若将滑片P向上滑动,粒子将向a板偏转 B . 若将a极板向上移动,粒子将向a板偏转 C . 若增大带电粒子的速度,粒子将向b板偏转 D . 若增大带电粒子带电量,粒子将向b板偏转

在x轴下方有一个场强为E0的有理想边界的匀强电场区域,场强方向沿+x方向,该区域是边长为2L的正方形,边界和顶点的坐标如图甲所示,某种带正电的粒子从坐标为(0,﹣2L)的P点以速度v0沿+y方向射入电场,粒子恰好从电场右边界的中点A射出电场,整个环境为真空中且粒子重力忽略不计.

  1. (1) 求该带电粒子的比荷

  2. (2) 将原匀强电场区域改为如图乙所示的交变电场,交变电场变化的周期为T= ,从t=0开始,每个周期T内,前 内场强为+4E1 , 后 内场强为﹣E1(场强沿+x方向为正),大量的上述粒子仍然以速度v0从P点沿+y方向持续射和有界电场,最终所有粒子恰好全部能从有界电场的上边界离开电场(即向上穿过x轴),求图乙中E1的值;(忽略粒子间的相互作用力)

  3. (3) 在图甲的x轴上方某区域内存在一个圆形的匀强磁场区域,磁场方向垂直于xOy坐标平面,要使在(2)问情境下所有从电场上边界离开电场的粒子经过该磁场集团后都能会聚于坐标为(2L,3L)的C点,求符合要求的圆形区域的最小半径r和与之对应的磁感应强度B的大小.

质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放,经M、N板间的电场加速后,从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图所示.已知M、N两板间的电压为U,粒子的重力不计.求:

  1. (1) 带电粒子经加速电场加速后速度大小;

  2. (2) 带电粒子在磁场中运动的轨道半径;

  3. (3) 匀强磁场的磁感应强度B.

两个质量相同,所带电荷量相等的带电粒子a、b,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域,其运动轨迹如图所示,若不计粒子的重力,则下列说法正确的是(   )

A . a粒子带负电,b粒子带正电 B . a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大 C . b粒子动能较大 D . b粒子在磁场中运动时间较长
狄拉克曾经预言,自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子,其周围磁感线呈均匀辐射状分布(如图甲所示),距离它r处的磁感应强度大小为 (k为常数),其磁场分布与负点电荷Q的电场(如图乙所示)分布相似.现假设磁单极子S和负点电荷Q均固定,有带电小球分别在S极和Q附近做匀速圆周运动.则关于小球做匀速圆周运动的判断正确的是(   )

A . 若小球带正电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示 B . 若小球带正电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示 C . 若小球带负电,其运动轨迹平面可在S的正上方,如图甲所示 D . 若小球带负电,其运动轨迹平面可在Q的正下方,如图乙所示
如图1,所示在xOy坐标系内存在周期性变化的电场和磁场,电场沿x轴正向为正,磁场垂直纸面向里为正,电场和磁场的变化规律如图所示.一带负电粒子质量m=3.2×10﹣13kg,电量q=1.6×10﹣10 C,粒子初速大小v0=6m/s.t=0时刻从O点沿x轴正向运动,不计粒子重力.求

  1. (1) 粒子在磁场中运动的周期

  2. (2) 在t=20×10﹣3 s时粒子的位置坐标

  3. (3) 在t=22×10﹣3s时粒子的速度.

如图所示,平面直角坐标系xOy,P点在x轴上,xp=2L,Q点在负y轴上某处,第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场,第Ⅱ象限内有一圈形区域与x、y轴.分别相切于A、C两点,AO=L,第Ⅳ象限内有一未知的矩形区域(图中未画出),圆形区域和矩形区域内有相同的匀强磁场,磁场方向垂直 于xOy平面(图中为画出).

电荷量为+q、质量为m、速度大小为v0的粒子束a从A点沿y轴正方向发射,经过C点和P点;电荷量为﹣q、质量为m、速率为 v0的粒子b,从Q点向与y轴成45°夹角方向发射,经过并离开矩形区域后与离开P点的粒子束a相碰,相碰时粒子速度方向相反.不计粒子的重力和粒子间相互作用力.求:

  1. (1) 圆形区域内磁场感应强度B的大小、方向;

  2. (2) 第Ⅰ象限内匀强电场的场强大小E;

  3. (3) 矩形区域的最小面积S.

如图,区域I内有与水平方向成45°角的匀强电场E1 , 区域宽度为d1 , 区域Ⅱ内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2 , 区域宽度为d2 , 磁场方向垂直纸面向里,电场方向竖直向下.一质量为m、电量大小为q的微粒在区域I左边界的P点,由静止释放后水平向右做直线运动,进入区域Ⅱ后做匀速圆周运动,从区域Ⅱ右边界上的Q点穿出,其速度方向改变了30°,重力加速度为g,求:

  1. (1) 区域I和区域Ⅱ内匀强电场的电场强度E1、E2的大小.
  2. (2) 区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度B的大小.
  3. (3) 微粒从P运动到Q的时间有多长.
如图所示,在水平线ab的下方有一匀强电场,电场强度为E , 方向竖直向下,ab的上方存在匀强磁场,磁感应强度为B , 方向垂直纸面向里,磁场中有一内、外半径分别为R 的半圆环形区域,外圆与ab的交点分别为MN。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放,由M进入磁场,从N射出,不计粒子重力。

  1. (1) 求粒子从PM所用的时间t
  2. (2) 若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出,同样能由M进入磁场,从N射出,粒子从MN的过程中,始终在环形区域中运动,且所用的时间最少,求粒子在Q时速度 的大小。
如图所示,在 平面直角坐标系中, 的直角三角形 内存在垂直平面向里的匀强磁场, 边在 轴上,线段 。在第四象限正方形 内存在沿 方向的匀强电场,电子束以相同的速度 沿 方向从 边上的各点射入磁场,已知这些电子在磁场中做圆周运动的半径均为 。电子的电量为 质量为 ,忽略电子之间的相互作用力以及电子的重力。试求:

  1. (1) 磁感应强度
  2. (2) 在所有能射入第四象限的电子中,最右侧进入的电子刚好经过 轴上的 点,求第四象限的电场强度 的大小。
在某空间存在着水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示,一段光滑且绝缘的圆弧轨道AC固定在纸面内,其圆心为O点,半径R=1.8m,OA连线在竖直方向上,AC弧对应的圆心角θ=37°。今有一质量m=3.6×104kg、电荷量q=+9.0×104C的带电小球(可视为质点),以v0=4.0m/s的初速度沿水平方向从A点射入圆弧轨道内,一段时间后从C点离开,小球离开C点后做匀速直线运动,已知重力加速度g=10m/s2 , sin37°=0.6,不计空气阻力,求:

  1. (1) 匀强电场的场强E;
  2. (2) 小球射入圆弧轨道后的瞬间对轨道的压力。
如图所示,坐标空间中有匀强电场和匀强磁场,电场方向沿y轴负方向,磁场方向垂直于纸面向里,y轴两种场的分界面,磁场区的宽度为d , 现有一质量为m , 电荷量为 的带电粒子从x轴上 N点处以初速度 沿x轴正方向开始运动,然后经过y轴上 M点进入磁场,不计带电粒子重力 求:

  1. (1) MN两点间的电势差
  2. (2) 若要求粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中,求磁感应强度应满足的条件
  3. (3) 若粒子垂直于磁场右边界穿出磁场,求粒子在磁场中运动的时间.
如图所示,在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m=5.0×108 kg、电量为q=1.0×106 C的带电粒子。从静止开始经U0=10 V的电压加速后,从P点沿图示方向进入磁场,已知OP=30 cm,(粒子重力不计,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8),求:

  1. (1) 带电粒子到达P点时速度v的大小;
  2. (2) 若磁感应强度B=2.0 T,粒子从x轴上的Q点离开磁场,求OQ的距离;
如图所示,半径为R的圆形区域,圆心位于平面直角坐标系原点O,其内充满垂直于 平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为 ;在第四象限 空间充满沿y轴正方向的匀强电场。位于x轴上的离子源以恒定速度射出电荷量为q、质量为m的正离子,离子沿x轴正方向进入磁场,经坐标点 离开电场.已知离子离开磁场时速度方向与x轴正方向的夹角 .忽略离子间的相互作用,不计重力.

  1. (1) 求离子在圆形区域中运动时的速度的大小
  2. (2) 求电场强度的大小E;
  3. (3) 保持上述条件不变,再把第四象限内 空间分为左右两部分,分别填充磁感应强度大小相等的匀强磁场,左侧磁场沿y轴正方向,右侧磁场沿y轴负方向;离子垂直通过x轴另一坐标点离开第四象限,求第四象限内所填充磁场的磁感应强度大小B。
如图所示,在竖直的 直角坐标系的第一象限内,有两个边长为L的正方形区域,其中左边正方形区域I中有垂直于纸面向外的匀强磁场,右边正方形区域被对角线 分成两个区域,区域Ⅱ中有水平向左的匀强电场,大小为 (未知);区域中Ⅲ有竖直向下的电场,大小为 ,一群速度大小相等,电荷量为 ,质量为m的带电粒子从O点以不同方向射入第一象限,发现所有粒子从区域I右侧平行于x轴进入区域Ⅱ,从M点射入的粒子恰好从N点离开(不计粒子重力,以及粒子间的相互作用)求:

  1. (1) 带电粒子在射入点时的初速度 ,区域I中的磁感应强度B;
  2. (2) 符合题目要求的区域I中磁场的最小面积;
  3. (3) 若要使所有粒子最终都从N点离开,区域中的电场强度 与区域Ⅲ中的电场强度 应满足的关系。
如图甲所示,一个带正电的小球M从光滑绝缘桌面的边缘以水平向右的速度v0抛出,离开桌面后进入垂直纸面向外的匀强磁场,最后落到地板上,此过程中,M在水平方向的分速度一直向右;如图乙所示,一个带正电的小球N从光滑绝缘桌面的边缘以水平向右的速度v0抛出,离开桌面后进入水平向右的匀强电场,最后落到地板上。甲、乙两图,桌面离地的高度相同,两球的质量和电荷量均相同,不计空气阻力,下列说法正确的是(   )

A . M的落地时间比N长 B . M的落地速度比N大 C . M在水平方向的分速度越来越小,N在水平方向的分速度越来越大 D . 落地时M、N的速度方向可能相同
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