粒子在有界磁场中运动 知识点题库

如下图所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板。从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电,电荷量为q,质量为m,速度为v的粒子,不考虑粒子间的相互作用力,关于这些粒子的运动以下说法正确的是(     )

A . 只要对着圆心入射,出射后均可垂直打到MN上 B . 对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线不一定过圆心 C . 对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中通过的弧长越长,时间也越长 D . 只要速度满足,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打到MN上
带电粒子在匀强磁场中运动,由于受到阻力作用,粒子的动能逐渐减小(带电荷量不变,重力忽略不计),轨道如图中曲线abc所示.则该粒子(   )

A . 带负电,运动方向a→b→c B . 带负电,运动方向c→b→a C . 带正电,运动方向a→b→c D . 带正电,运动方向c→b→a
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,下列说法正确的是(    )

A . 速率越大,周期越大 B . 速率越小,周期越大 C . 速度方向与磁场方向平行 D . 速度方向与磁场方向垂直
如图所示,在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,x轴下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O以与x轴成30°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O B . 粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为2∶1 C . 粒子完成一次周期性运动的时间为 D . 粒子第二次射入x轴上方磁场时,沿x轴前进3R
阴极射线从阴极射线管中的阴极发出,在其间的高电压下加速飞向阳极,如图所示.若要使射线向上偏转,所加磁场的方向应为(  )

A . 平行于纸面向左 B . 平行于纸面向上 C . 垂直于纸面向外 D . 垂直于纸面向里

如图所示,圆形区域内有垂直于纸面方向的匀强磁场,一束质量和带电量都相同的带电粒子,以不同的速率,沿着相同的方向,对准圆心O射入匀强磁场,并从该磁场中射出.若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用,下列说法中正确的是 (   )

A . 运动时间较长的,其速率一定较大 B . 运动时间较长的,在磁场中通过的路程较长 C . 运动时间较长的,在磁场中偏转的角度较大 D . 运动时间较长的,射出磁场时侧向偏移量较大

现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。在真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,电场和磁场的宽度均为 。电场强度为 , 方向水平向右;磁感应强度为 , 方向垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直,一个质量为 、电荷量为 的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动,不计粒子重力及运动时的电磁辐射

  1. (1) 求粒子在第2层磁场中运动时速度的大小与轨迹半径

  2. (2) 粒子从第层磁场右侧边界穿出时,速度的方向与水平方向的夹角为,试求

  3. (3) 若粒子恰好不能从第层磁场右侧边界穿出,试问在其他条件不变的情况下,也进入第层磁场,但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,请简要推理说明之

如右图所示,有一半径为R、有明显边界的圆形匀强磁场区域,磁感应强度为B.今有一电子沿x轴正方向射入磁场,恰好沿y轴负方向射出.如果电子的比荷为 则电子射入时的速度为

如图所示,在直角坐标系xOy的原点O处有一放射源S,放射源S在xOy平面内均匀发射速度大小相等的正电粒子,位于y轴的右侧垂直于x轴有一长度为L的很薄的荧光屏MN,荧光屏正反两侧均涂有荧光粉,MN与x轴交于O′点.已知三角形MNO为正三角形,放射源S射出的粒子质量为m,电荷量为q,速度大小为v,不计粒子的重力.

  1. (1) 若只在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场,要使y轴右侧射出的所有粒子都能打到荧光屏MN上,试求电场强度的最小值Emin及打到荧光屏M点时粒子的动能;

  2. (2) 若在xOy平面内只加一方向垂直于纸面向里的匀强磁场,要使粒子能打到荧光屏MN的反面O′点,试求磁场的磁感应强度最大值Bmax;

  3. (3) 若在xOy平面内只加一方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度与(2)中所求Bmax相同,试求粒子打在荧光屏MN正面O′点所需的时间t1和打在荧光屏MN反面O′点所需的时间t2之比.

电子质量为m、电荷量为q,以速度v0与x轴成θ角射入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后落在x轴上的P点,如图所示,求:

  1. (1) OP的长度;

  2. (2) 电子从由O点射入到落在P点所需的时间t.

如图所示,在xOy直角坐标平面内﹣0.05m≤x<0的区域有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.4T,0≤x≤0.08m的区域有沿﹣x方向的匀强电场.在x轴上坐标为(﹣0.05m,0)的S点有一粒子源,它一次能沿纸面同时向磁场内每个方向发射一个比荷 =5×107C/kg,速率v0=2×106m/s的带正电粒子.若粒子源只发射一次,其中只有一个粒子Z恰能到达电场的右边界,不计粒子的重力和粒子间的相互作用(结果可保留根号).求:

  1. (1) 粒子在磁场中运动的半径R;

  2. (2) 第一次经过y轴的所有粒子中,位置最高的粒子P的坐标;

  3. (3) 电场强度E.

空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直横截面.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力,该磁场的磁感应强度大小为(   )

A . B . C . D .
如图所示,有一对平行金属板,板间加有恒定电压;两板间有匀强磁场,磁感应强度大小为B0 , 方向垂直于纸面向里.金属板右下方以MN、PQ为上、下边界,MP为左边界的区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁场宽度为d,MN与下极板等高,MP与金属板右端在同一竖直线上.一电荷量为q、质量为m的正离子,以初速度v0沿平行于金属板面、垂直于板间磁场的方向从A点射入金属板间,不计离子的重力.

  1. (1) 已知离子恰好做匀速直线运动,求金属板间电场强度的大小;

  2. (2) 若撤去板间磁场B0 , 已知离子恰好从下极板的右侧边缘射出电场,方向与水平方向成30°角,求A点离下极板的高度;

  3. (3) 在(2)的情形中,为了使离子进入磁场运动后从边界MP的P点射出,磁场的磁感应强度B应为多大?

如图所示,在一平面正方形MNPQ区域内有一匀强磁场垂直于纸面向里,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从Q点沿着与边QP夹角为30°的方向垂直进入磁场,从QP边界射出.已知QP边长为a,不计粒子的重力,下列说法正确的是(   )

A . 该粒子带正电 B . 运动过程中粒子的速度不变 C . 粒子在磁场中运动的时间为 D . 粒子的速度v的最大值为
利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子.图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分别为2d和d的缝,两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q,具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场,对于能够从宽度为d的缝射出的粒子,下列说法正确的是(   )

A . 粒子带正电 B . 射出粒子的最小速度是vmin= C . 射出粒子的最大速度与最小速度之比为 D . 保持d和B不变,增大L,射出粒子的最大速度与最小速度之差变大
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。
如图,一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场,在ad边中点O,方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ= 30°、大小为v0的带正电粒子,已知粒子质量为m,电量为q,ad边长为L,ab边足够长,粒子重力不计,求:

  1. (1) 粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围.
  2. (2) 如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制,求粒子在磁场中运动的最长时间.
如图所示,在竖直平面内直线边界AB水平,AB下方充满·匀强电场,上方充满垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电量为q的带负电的粒子,从P点以初速v0向各个方向射出,到达边界AB的速度大小均为 v0 , 已知P到边界的垂直距离为L。若平行边界AB向右以v0射出该粒子,粒子能再次经过P点(粒子重力不计),求:

  1. (1) 匀强电场场强的大小和方向;
  2. (2) 匀强磁场磁感应强度大小及粒子从射出到回到P点的时间;
  3. (3) 若粒子在电场中到达边界AB时,撤去磁场,一段时间后重新恢复磁场、要使粒子无法回到电场,则撤去磁场的时间满足的条件。
如图所示,两平行金属板P、Q水平放置,上极板带正电下极板带负电板间存在匀强电场和强磁场(图中未面出),一个带电粒子在两平行板间做匀速直线运动后,从O点垂直进入另一个垂直纸而向外的匀强磁场中,粒子做匀速圆周运动,最后打在挡板MN上的A点,不计粒子重力。下列说法正确的是(   )

A . 此粒子一定带负电 B . P、Q间的磁场一定垂直纸面向外 C . 若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动,则它一定与该粒子具有相同的荷质比 D . 若另个带电粒子也能做匀速直线运动,则它一定与该粒子具有相同的荷质比
如图所示,空间存在方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场,在0<y<d的区域Ⅰ内的磁感应强度大小为B,在y>d的区域Ⅱ内的磁感应强度大小为2B。一个质量为m、电荷量为-q(q>0)的粒子以速度从O点沿y轴正方向射入区域Ⅰ。不计粒子重力。

  1. (1) 求粒子在区域Ⅰ中运动的轨道半径;
  2. (2) 若粒子射入区域Ⅰ时的速度为v= , 求粒子打在x轴上的位置坐标,并求出此过程中带电粒子运动的时间。
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