粒子在复合场中运动 知识点题库

粒子散射实验中,电子对粒子运动的影响可以忽略,这是因为与粒子相比,电子(  )


A . 电量太小  B . 速度太小   C . 体积太小    D . 质量太小

如图所示,MN和PQ是竖直放置相距1m的平滑金属导轨(导轨足够长,电阻不计),其上方连有R1=9Ω 的电阻和两块水平放置相距d=20cm的平行金属板A、C,金属板长1m,将整个装置放置在图示的匀强磁场区域,磁感应强度B=1T,现使电阻R2=1Ω的金属棒ab与导轨MN、PQ接触,并由静止释放,当其下落h=10m时恰能匀速运动(运动中ab棒始终保持水平状态,且与导轨接触良好).此时,将一质量m1=0.45g、带电荷量q=1.0×10-4C的微粒放置在A、C金属板的正中央,恰好静止(g=10m/s2).求:


  1. (1) 微粒带何种电荷,ab棒的质量m2是多少?

  2. (2) 金属棒自静止释放到刚好匀速运动的过程中,电路中释放多少热量?

  3. (3) 若使微粒突然获得竖直向下的初速度v0 , 但运动过程中不能碰到金属板,对初速度v0有何要求?该微粒发生大小为  m1v0的位移时,需多长时间?

如图甲所示为一个质量为m、带电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆于磁感应强度为B的匀强磁场中.现给圆环向右的初速度v0 , 在以后的运动过程中,圆环运动的速度﹣时间图象可能是下列选项中的(  )

A . B . C . D .
半径为r的光滑绝缘圆环固定在竖直面内,并处于水平向右的匀强电场中,环内侧有一个质量为m的带电小球,静止时,它和圆环中心O的连线与竖直方向的夹角为37°(如图所示).

  1. (1) 求电场强度E的大小;

  2. (2) 若给小球一沿切线方向的瞬时初速度,小球便在圆环内运动,为使小球能在圆环上做完整的圆周运动,这个速度至少为多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

如图所示,在真空中半径为r=0.1m的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场及水平向左的匀强电场,磁感应强度B=0.01T,ab和cd是两条相互垂直的直径,一束带正电的粒子流连续不断地以速度v=1×103 m/s从c点沿cd方向射入场区,粒子将沿cd方向做直线运动,如果仅撤去磁场,带电粒子经过a点,如果撤去电场,使磁感应强度变为原来的 ,不计粒子重力,下列说法正确的是(   )

A . 电场强度的大小为10 N/C B . 带电粒子的比荷为1×106 C/kg C . 撤去电场后,带电粒子在磁场中运动的半径为0.1 m D . 带电粒子在磁场中运动的时间为7.85×10﹣5 s
如图是质谱仪的原理图,若速度相同的同一束粒子沿极板P1、P2的轴线射入电磁场区域,由小孔S0射入右边的偏转磁场B2中,运动轨迹如图所示,不计粒子重力.下列相关说法中正确的是(   )

A . 该束带电粒子带负电 B . 速度选择器的P1极板带负电 C . 在B2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大 D . 在B2磁场中运动半径越大的粒子,比荷 越小
如图所示,xOy平面内半径为R的圆O'与y轴相切于原点O.在该圆形区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)从O点沿x轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经T0时间从P点射出.

  1. (1) 若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经 时间恰从圆形区域的边界射出.求电场强度的大小和粒子离开电场时速度的大小;

  2. (2) 若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的2倍,求粒子在磁场中运动的时间.

如图所示,两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上.两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面,从喷口连续喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴.调节电源电压至U,墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动;进入电场、磁场共存区域后,最终垂直打在下板的M点.

  1. (1) 判读墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量;

  2. (2) 求磁感应强度B的值;

  3. (3) 现保持喷口方向不变,使其竖直下移到两板中间的位置.为了使墨滴仍能到达下板M点,应将磁感应强度调至B′,则B′的大小为多少?

一个带电粒子(不计重力)从容器A下方的小孔S1射入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过S2沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场,最后打到照片底片D上,虚线为某粒子的运动轨迹,由图可知(   )

A . 此粒子带负电 B . 下极板比上极板电势高 C . 若只增大加速电压U,则半径r变大 D . 若只增大入射粒子的质量,则半径r变大
如图所示,虚线MN为匀强电场和匀强磁场的分界线,匀强电场场强大小为E,方向竖直向下且与边界MN成θ=45°角,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向外。在电场中有一点P,P点到边界MN的竖直距离为d.。现将一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P处由静止释放。粒子第一次进入磁场后,经过时间t,将磁感应强度大小突然变为B′,方向不变,此后粒子恰好被束缚在该磁场中。(不计粒子所受重力,电场和磁场范围足够大)求:

  1. (1) 粒子进入磁场时的速度大小;
  2. (2) 当B′有最小值时,经过的时间t为多少?
  3. (3) B′的最小值为多少?
如图所示,区域I存在加速电场,半径为r 的圆形区域III内有平行于纸面的匀强偏转电场,电场与水平方向成60°角,同心大圆半径为 r ,两圆间区域II内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B。质量为m,带电量为+q 的粒子经区域I电场加速后恰好沿区域II磁场边界进入磁场,经磁场偏转恰好从内圆的最高点A 处进入区域III电场,并从最低点C 处离开电场。不计粒子的重力。求:

  1. (1) 该粒子从A 处进入电场时的速率;
  2. (2) 偏转电场的场强大小;
  3. (3) 使该粒子不进入电场并在磁场中做完整的圆周运动,加速电压的取值范围。
如图所示,质量为m、电荷量为q的微粒,在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )

A . 该微粒带负电,电荷量q= B . 若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子,分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直,它们均做匀速圆周运动 C . 如果分裂后,它们的荷质比相同,而速率不同,那么它们运动的轨道半径一定不同 D . 只要一分裂,不论它们的荷质比如何,它们都不可能再做匀速圆周运动
如图甲所示,在竖直平面内,以O点为原点建立平面直角坐标系xOy,x轴水平,y轴竖直。在第四象限内有竖直向上的匀强电场,电场强度E=4×102 V/m。整个空间内存在如图乙所示周期性变化的匀强磁场.变化周期TB=4.0 s,取垂直xOy平面向里为磁场正方向。一比荷 =9.5×10-2 C/kg的带正电微粒,在t1=0.4 s时刻,从坐标为(0,0.8 m)的A点以vo=4 m/s的速度沿x轴正向水平射出。取重力加速度g=10 m/s2 , 取π=3。求:

  1. (1) 微粒在t2 =0.8 s时刻坐标;
  2. (2) 从计时开始,微粒第二次通过x轴的时刻t3
  3. (3) 微粒在t4 =4.2 s时刻速度大小。
如图所示,竖直平面内有半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道与长CD = 2.0m的绝缘水平面平滑连接。水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E=40N/C,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B=1.0T,方向垂直纸面向外。两个质量均为m=2.0×106kg的小球a和b,a球不带电,b球带q=1.0×106C的正电,并静止于水平面右边缘处。将a球从圆弧轨道顶端由静止释放,运动到D点与b球发生正碰,碰撞时间极短,碰后两球粘合成一体飞入复合场中,最后落在地面上的P点。已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f=0.1mg,DP =2DN,取g=10m/s2. a、b均可作为质点。(结果保留三位有效数字)求:

图片_x0020_100021

  1. (1) 小球在C点对轨道的压力大小;
  2. (2) 小球a与b相碰后瞬间速度的大小v;
  3. (3) 水平面离地面的高度h.
如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直xOy平面向里,电场线平行于y轴。一质量为m、电荷量为q的带正电的小球,从y轴上的A点水平向右抛出,经x轴上的M点进入电场和磁场,恰能做匀速圆周运动,从x轴上的N点第一次离开电场和磁场,MN之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为 图片_x0020_371195385 .不计空气阻力,重力加速度为g,求

图片_x0020_96891368

  1. (1) 电场强度E的大小和方向;
  2. (2) 小球从A点抛出时初速度v0的大小;
  3. (3) A点到x轴的高度h.
空间存在平面直角坐标系xoy,在x<0区域内有沿x轴正向的匀强电场,在x>0区域内有垂直平面向外的匀强磁场,在第二象限内有矩形OACD,OA= h,OD=2h。一个质量为m,电量为q的带正电粒子(不计重力)从A点沿y轴正方向以某速度射入第二象限,经t0时间后由D点进入磁场,又经一段时间射出磁场又回到A点,现只改变粒子自A点出射速度大小至v,粒子经过一段时间运动可经过C点,则(    )

A . 匀强电场的场强大小为 B . 匀强磁场的磁感应强度大小为 C . 能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度v= D . 能使粒子以最短时间从A点运动至C点的初速度v>
如图所示,水平地面上方MN边界左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场和沿竖直方向的匀强电场(图中未画出),磁感应强度B=1.0 T,MN边界右侧离地面h=0.45 m处有光滑绝缘平台,右边有一带正电的a球,质量ma=0.1 kg、电荷量q=0.1 C,以初速度v0=0.9 m/s水平向左运动,与大小相同但质量为mb=0.05 kg静止于平台左边缘的不带电的绝缘球b发生弹性正碰,碰后a球恰好做匀速圆周运动,两球均视为质点且落地后均不反弹,g取10 m/s2.(结果均保留两位有效数字)求:

图片_x0020_100015

  1. (1) 电场强度的大小和方向;
  2. (2) 碰后瞬间两球的速度大小;
  3. (3) 碰后两球分别在电磁场中运动的时间.
如图所示,直角坐标系Oxy位于竖直平面内,x轴与绝缘的水平面重合,在y轴右方有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场,质量为 的不带电小物块静止在原点O,A点距O点 ,质量 的带电小物块以初速度 从A点水平向右运动,在O点与 发生正碰并把部分电量转移到 上,碰撞后 的速度为 ,此后不再考虑 间的库仑力,已知电场强度 ,小物块 与水平面的动摩擦因数为 ,取 ,求:

  1. (1) 碰后 的速度;
  2. (2) 若碰后 做匀速圆周运动且恰好通过P点,OP与x轴的夹角 ,OP长为 ,求磁感应强度B的大小;
  3. (3) 其它条件不变,若改变磁场磁感应强度的大小为 ,使 离开第一象限后落地时能与 再次相碰,求 的大小。
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。
两块面积和间距均足够大的金属板水平放置,如图1所示,金属板与可调电源相连形成电场,方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场,方向垂直 平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间O点放置一粒子源,可连续释放质量为m、电荷量为 、初速度为零的粒子,不计重力及粒子间的相互作用,图中物理量均为已知量。求:

  1. (1) 时刻释放的粒子,在 时刻的位置坐标;
  2. (2) 在 时间内,静电力对 时刻释放的粒子所做的功;
  3. (3) 在 点放置一粒接收器,在 时间内什么时刻释放的粒子在电场存在期间被捕获。
最近更新