带电粒子在匀强磁场中的圆周运动 知识点题库

一个静止的放射性同位素的原子核 P衰变为 Si,另一个也静止的天然放射性元素的原子核 Th衰变为 Pa,在同一磁场中得到衰变后粒子的运动轨迹1、2、3、4,如图所示,则这四条径迹依次是(   )


A . 电子、 Pa、 Si、正电子 B . Pa、电子、正电子、 Si C . Si、正电子、电子、 Pa D . 正电子、 Si、 Pa、电子
一带电粒子(重力不计)在匀强磁场中运动轨迹如图所示,中央是一簿绝缘板,粒子在穿过绝缘板时有动能损失,由图可知(  )

A . 粒子的运动方向是abcde B . 粒子的运动方向是edcba C . 粒子带负电 D . 粒子在下半周期比上半周期所用时间长
如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,静止的铀 发生α衰变,生成新原子核X,已知α粒子和新核X在纸面内做匀速圆周运动,则(   )

A . 原子核X的电荷数为91,质量数为236 B . α粒子做顺时针圆周运动 C . α粒子和原子核X的周期之比为10:13 D . α粒子和原子核X的半径之比为45:2
如图所示,直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场.一质子(质量为m、电荷量为e)以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中,求:

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  1. (1) 质子从磁场中射出时距O点多远?
  2. (2) 质子在磁场中运动的时间为多少?(要做出粒子运动轨迹图)
如图所示,一单边有界磁场的边界上有一粒子源,以与水平方向成θ角的不同速率,向磁场中射入两个相同的带正电粒子1和2,粒子1经磁场偏转后从边界上A点出磁场,粒子2经磁场偏转后从边界上B点出磁场,OAAB , 不计重力,则(   )

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A . 粒子1与粒子2的速度之比为1∶2 B . 粒子1与粒子2的速度之比为1∶4 C . 粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶1 D . 粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为1∶2
平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示.一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍.粒子从坐标原点O离开电场进入磁场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等.不计粒子重力,问:

  1. (1) 粒子到达O点时速度的大小和方向;
  2. (2) 电场强度和磁感应强度的大小之比.
如图,在平面直角坐标系xOy中,直角三角形区域ABC内存在垂直纸面向里的匀强磁场,线段CO=OB=L,θ=30°;第三象限内存在垂直纸面的匀强磁场(图中未画出),过C点放置着一面与y轴平行的足够大荧光屏CD;第四象限正方形区域OBFE内存在沿x轴正方向的匀强电场。一电子以速度v0从x轴上P点沿y轴正方向射入磁场,恰以O点为圆心做圆周运动且刚好不从AC边射出磁场;电子经y轴进入第三象限时速度与y轴负方向成60°角,到达荧光屏时速度方向恰好与荧光屏平行。已知电子的质量为m,电荷量的绝对值为e,不计电子的重力。求:

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  1. (1) P点距O点的距离;
  2. (2) 电子在电场中的运动时间;
  3. (3) 区域ABC内的磁感应强度B1与第三象限内的磁感应强度B2的大小之比。
在如图所示的平面直角坐标系中,存在一个半径R=0.2m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度B=1.0T,方向垂直纸面向外,该磁场区域的右边缘与y坐标轴相切于原点O点。y轴右侧存在一个匀强电场,方向沿y轴正方向,电场区域宽度 =0.1m。现从坐标为(﹣0.2m,﹣0.2m)的P点发射出质量m=2.0×109kg、带电荷量q=5.0×105C的带正电粒子,沿y轴正方向射入匀强磁场,速度大小v0=5.0×103m/s(粒子重力不计)。

  1. (1) 带电粒子从坐标为(0.1m,0.05m)的点射出电场,求该电场强度;
  2. (2) 为了使该带电粒子能从坐标为(0.1m,﹣0.05m)的点回到电场,可在紧邻电场的右侧区域内加匀强磁场,试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和方向。
如图所示,半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,P为磁场边界上的一点,大量质量为m,电荷量为q的带正电的粒子,在纸面内沿各个方向以速率v从P点射入磁场,这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上且Q点为最远点。已知PQ圆弧长等于磁场边界周长的四分之一,不计粒子重力和粒子间的相互作用,则(   )

A . 这些粒子做圆周运动的半径r= R B . 该匀强磁场的磁感应强度大小为 C . 该匀强磁场的磁感应强度大小为 D . 该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为 πR2 R2
如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,与两板及左侧边缘线相切.一个带正电的粒子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧边缘O1点以某一速度射入,恰沿直线通过圆形磁场区域,并从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0 . 若撤去磁场,粒子仍从O1点以相同速度射入,则经 时间打到极板上.

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  1. (1) 求两极板间电压u;
  2. (2) 若两极板不带电,保持磁场不变,该粒子仍沿中心线O1O2从O1点射入,欲使粒子从两板左侧间飞出,射入的速度应满足什么条件.
如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计).则下列说法正确的是(  )

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A . 若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短 B . 若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大 C . 若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短 D . 若v一定,θ越大,则粒子在离开磁场的位置距O点越远
在平面直角坐标系xOy的第一象限内有一垂直纸面的圆形匀强磁场区域,圆心为O1 , 半径为r,与y轴、x轴分别相切于A、C两点,第一象限其它区域为真空。D、F为x轴上两点,CD长度为r,DF长度为 r,H点为y轴负方向的一个点,已知OH的长度等于OF的长度。第四象限三角形区域OFH内充满平行于FH的匀强电场,场强大小 ,方向与x轴负向夹角为45°,如图所示。第四象限其它区域充满垂直纸面的匀强磁场。一质量为m,电量为q的带正电的粒子(不计重力)以初速度v0自A点沿AO1方向射入磁场,恰能沿O1D方向自D点射入第四象限,之后从FH上的P点(图中未标出)射入磁场区域,最后从H点射出。求:(tan22.5°=

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  1. (1) 第一象限磁感应强度B1的大小;
  2. (2) 第四象限磁感应强度B2的大小和方向;
  3. (3) 带电粒子从A点射入至从H点射出所需的时间t。
如图,正方形abcd中△abd区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,△bcd区域内有方向平行bc的匀强电场(图中未画出)。一带电粒子从d点沿da方向射入磁场,随后经过bd的中点e进入电场,接着从b点射出电场。不计粒子的重力。则(  )

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A . 粒子带正电 B . 电场的方向是由b指向c C . 粒子在磁场、电场中运动的时间之比为π ∶2 D . 粒子在b点和d点的动能大小相等
如图为质谱仪的示意图,速度选择部分的匀强电场场强E=1.2×105V/m,匀强磁场的磁感应强度为B1=0.6T,偏转分离器的磁感应强度为B2=0.8T。求:

  1. (1) 能通过速度选择器的粒子速度为多少m/s?
  2. (2) 质子和氘核进入偏转分离器后打在底片上的条纹之间的距离d为多少m?(已知质子的质量为1.66×10-27kg,电量为1.6×10-19C)
如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,运动轨迹如图所示,其中∠AOa=90°,∠AOb=120°,∠AOC=150°。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是(    )

A . 三个粒子都带负电荷 B . b粒子的速率是a粒子速率的 C . a粒子在磁场中运动时间最长 D . 三个粒子在磁场中运动的时间之比为3:4:5
如图所示,在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在y<0的区域存在方向垂直xOy平面向外的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子从y轴上P(0,h)点以一定的初速度v0射出,速度方向沿x轴正方向。已知场强大小 , 粒子从坐标原点O处第一次射出磁场。不计粒子重力。求:

  1. (1) 粒子进入磁场时的速度方向和大小;
  2. (2) 粒子圆周运动的半径和磁场的磁感应强度大小。
如图所示,一绝缘板垂直于y轴放置,板上两个小孔C、D(在x轴上)关于坐标原点O对称,质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力)以速度vo从y轴上的A点沿+x方向进入第一象限的静电分析器,在辐向电场(方向指向O)作用下,离子沿图中虚线做半径为R的匀速圆周运动,再从小孔C沿-y方向进入x轴下方垂直纸面向外的匀强磁场区域,经一次与绝缘板的弹性碰撞后恰好从小孔D进入第二象限面内的匀强电场,恰好以速度vo返回A点。求:

  1. (1) 静电分析器内虚线处的E1的大小;
  2. (2) 磁场区域的磁感应强度B的大小;
  3. (3) 第二象限内电场强度E2的大小和方向。
静止电荷在其周围空间产生的电场,称为静电场;随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。

  1. (1) 如图1所示,真空中一个静止的均匀带电球体,所带电荷量为 , 半径为R,静电力常量为k。

    a.求在距离带电球球心处电场强度的大小E;

    b.类比是一种常用的研究方法。类比直线运动中由图像求位移的方法,根据图2所示的距球心r处电场强度E的大小关系图像,求球心到球面R处的电势差大小U;

  2. (2) 如图3所示,以O为圆心、半径为a的圆形区域内,分布着垂直纸面向里的磁场,磁感应强度。该变化磁场周围会激发感生电场。求距圆心处的感生电场强度大小E;
  3. (3) 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。一种电子感应加速器的简化模型如图4所示,空间存在垂直纸面向里的磁场,在以O为圆心,半径小于r的圆形区域内,磁感应强度;在大于等于r的环形区域内,磁感应强度。要使电子能在环形区域内沿半径等于r的圆形轨道运动,并不断被加速,推导的比值。
科学家常在云室中加入铅板以降低运动粒子的速度。图示为物理学家安德森拍下的正电子在云室中运动的径迹,已知图示云室加垂直直面方向的云强磁场,由图可以判定(   )

A . 匀强磁场方向向外 B . 正电子由上而下穿过铅板 C . 正电子在铅板上、下磁场中运动角速度相同 D . 正电子在铅板上、下磁场中运动中动量大小相等
如图所示,一个质量为 , 电荷量的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经电压加速后,水平进入两平行金属板间沿竖直方向的偏转电场中,偏转电场的电压。金属板长 , 两板间距d=30cm。求:

  1. (1) 微粒进入偏转电场时的速度大小;
  2. (2) 微粒射出偏转电场时的速度;
  3. (3) 若该匀强磁场的宽度 , 为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少为多大?
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