粒子在有界磁场中运动 知识点题库

如图所示,匀强磁场中有一个带电量为q的离子自a点沿箭头方向运动.当它运动到b点时,突然吸收了附近的若干个电子 (电子质量不计) 其速度大小不变, 接着沿另一圆轨道运动到与ab在一条直线上的c点.已知,电子电量为e , .由此可知,离子吸收的电子个数为  (   )

A . B . C . D .
在图中,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同,则电子将(  )

A . 沿路径a运动,轨迹是圆 B . 沿路径a运动,轨迹半径越来越大 C . 沿路径a运动,轨迹半径越来越小 D . 沿路径b运动,轨迹半径越来越小
如图在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为的匀强磁场,轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场.一带负电的粒子从原点0以与轴成300角斜向上射入磁场,且在上方运动半径为R,则(  )

A . 粒子经偏转一定能回到原点0 B . 粒子在轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2:1 C . 粒子完在成一次周期性运动的时间为 D . 粒子第二次射入轴上方磁场时,沿轴前进3R
如图所示,一宽40cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域,取它刚进入磁场的时刻t=0,设逆时针方向为正. 在下列图线中,正确反映感应电流随时间变化规律的是(   )

A . B . C . D .
如图所示,在y<0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy平面并指向纸面外,磁感强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xy平面内,与x轴正向的夹角为θ,若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l,求该粒子的电量和质量之比

真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界.质量为m、电荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=60°的方向垂直射入磁场中,粒子不能从PQ边界射出磁场(不计粒子重力的影响),求:

  1. (1) 粒子射入磁场的速度大小范围.

  2. (2) 若粒子刚好不能从PQ边飞出时在磁场中运动的时间.

如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度B=2×10﹣3T;磁场右边是宽度L=0.2m、场强E=40V/m、方向向左的匀强电场.一带电粒子电荷量q=﹣3.2×10﹣19C,质量m=6.4×10﹣27kg,以v=4×104m/s的速度沿OO′垂直射入磁场,在磁场中偏转后进入右侧的电场,最后从电场右边界射出.求:

  1. (1) 大致画出带电粒子的运动轨迹;(画在答题纸上给出的图中)

  2. (2) 带电粒子在磁场中运动的轨道半径;

  3. (3) 带电粒子飞出电场时的动能EK

如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为30°,求电子的质量和穿过磁场所用的时间.

如图所示,两个相同的带电粒子,不计重力,同时从A孔沿AD方向射入一正方形空腔中,空腔中有垂直纸面向里的匀强磁场,两粒子的运动轨迹分别为a和b,则两粒子的速率和在空腔中运动的时间的关系是(  )

A . va=vb , ta<tb B . va>vb , ta>tb C . va>vb , ta<tb D . va<vb , ta=tb
如图所示,一电荷量为q的带电粒子,以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,射出磁场时的速度方向与原来粒子的入射方向的夹角θ=60°,求:

  1. (1) 带电粒子在磁场中运动的轨道半径r;
  2. (2) 带电粒子的电性和质量m;
  3. (3) 带电粒子穿过磁场的时间t。
如图,与水平面成45°角的平面MN将空间分成I和Ⅱ两个区域。区域I存在方向竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E;区域Ⅱ存在垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的正粒子以速度v0从平面MN上的P点水平向右射入区域I。粒子的重力忽略不计。

 

  1. (1) 求粒子第一次到达平面MN时离出发点P的距离;
  2. (2) 上述粒子进入区域Ⅱ空间后,经磁场偏转第一次离开区域Ⅱ时,恰好能够通过P点,试求该匀强磁场磁感应强度的大小。
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,两平行金属板EF之间电压为U , 两足够长的平行边界MNPQ区域内,有垂直纸面向外的匀强磁场,一质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力),由E板中央处静止释放,经F板上的小孔射出后,垂直进入磁场,且进入磁场时与边界MN成60°角,磁场MNPQ边界距离为d。求:

  1. (1) 粒子离开电场时的速度;
  2. (2) 若粒子垂直边界PQ离开磁场,求磁感应强度B
  3. (3) 若粒子最终从磁场边界MN离开磁场,求磁感应强度的范围。
如图所示,一单边有界磁场的边界上有一粒子源,与水平方向成θ角的不同速率,向磁场中射入两个相同粒子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,OA=AB,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
如图甲所示,以两虚线 M、N 为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的电场,M、N间电压UMN的变化图像如图乙所示,电压的最大值为 U0、周期为 T0;M、N 两侧为相同的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B,t=0 时,将一带正电的粒子从边界线 M上的A处由静止释放,经电场加速后进入磁场,粒子在磁场中做圆周运动的周期也为T0。两虚线 M、N间宽度很小,粒子在其间的运动时间不计,也不考虑粒子所受的重力。

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  1. (1) 求该粒子的比荷
  2. (2) 求粒子第 1 次和第4次到达磁场区域Ⅰ的左边界线 N 的两位置间的距离Δd;
  3. (3) 若粒子的质量增加为 倍,电荷量不变,t=0时,将其在 A 处由静止释放,求 t=2T0 时粒子的速度。
如图甲所示,在Oxy坐标系的原点O处有发射源,射出比荷为K,速率均为v的正粒子,射入方向与x轴的夹角θ在 范围内。射入的粒子在坐标系中垂直纸面向外,半径为R的圆形匀强磁场中运动,运动轨道半径与匀强磁场的半径相同。不计带电粒子之间的相互作用力及粒子的重力。

  1. (1) 求匀强磁场的磁感应强度大小B;
  2. (2) 写出粒子在匀强磁场中运动时间t与θ角的函数关系式;
  3. (3) 只改变匀强磁场的分布范围,使所有射入的粒子在磁场中经过相同的时间仍回到射入点O。请在图乙中画出磁场分布的最小面积示意图,并求出该面积的大小S。
平面OM和平面ON之间的夹角为30°,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场﹑磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q>0),沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场,速度方向与OM成30°角,已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场,不计重力。则粒子离开磁场时的出射点到两平面交线O的距离为(  )

A . B . C . D .
如图所示,某仪器用电场和磁场来控制粒子在材料表面上方的运动,材料表面上方矩形区域 充满竖直向下的匀强电场,电场的宽度d=0.5m;矩形区域 充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,磁场的宽度s=0.8m; 为磁场与电场之间的薄隔离层。一带负电的粒子(不计重力)比荷为 ,该粒子从P点由静止被电场加速,经隔离层垂直进入磁场。粒子每次穿越隔离层,运动方向不变,动能变为穿越前动能的64%。已知粒子第一次进入磁场区域恰好未从 穿出,粒子第3次穿越隔离层后垂直磁场边界 飞出。求:

  1. (1) 电场强度E的大小;
  2. (2) 磁场区域的长度L;
  3. (3) 粒子运动的总时间t(取 ,计算结果保留三位有效数字)。
如图所示,平面直角坐标系xOy中,在第二象限内有一半径 的圆,与y轴相切于点 ,圆内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向外。在 处有一个比荷为 的带正电的粒子,正对该圆圆心方向发射,粒子的发射速率 ,粒子在Q点进入第一象限。在第一象限某处存在一个矩形匀强磁场区域,磁场方向垂直于xOy平面向外,磁感应强度 。粒子经该磁场偏转后,在x轴M点 沿y轴负方向进入第四象限(不考虑粒子的重力)。求:

  1. (1) 第二象限圆内磁场的磁感应强度B的大小。
  2. (2) 第一象限内矩形磁场区域的最小面积。
如图所示,边长为L的正方形区域abcd中充满匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从ad边的中点M垂直于ad边,以一定速度射入磁场,仅在洛伦兹力的作用下,正好从ab边中点N射出磁场。忽略粒子受到的重力,下列说法正确的是(   )

A . 若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍,粒子将从b点射出 B . 若粒子射入磁场的速度增大为原来的2倍,粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的2倍 C . 若磁感应强度的大小增大为原来的2倍,粒子将从a点射出 D . 若磁感应强度的大小增大为原来的2倍,粒子在磁场中运动的时间也增大为原来的2倍
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