单边有界磁场 知识点题库

质子( )和 粒子( )以相同速度垂直进入同一匀强磁场做圆周运动,则这两粒子所受的洛伦兹力之比为,轨道半径之比为

回旋加速器D形盒中央为质子流,D形盒的交流电压为U , 静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径为R , 磁场的磁感应强度为B , 质子质量为m.求:

  1. (1) 质子最初进入D形盒的动能多大?

  2. (2) 质子经回旋加速器最后得到的动能多大?

  3. (3) 交流电源的频率是什么?

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.

质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中两个虚线所示,下列表述正确的是(   )

A . M带正电,N带负电 B . M的速率大于N的速率 C . 洛伦磁力对M,N做正功 D . M的运行时间大于N的运行时间

为研究某种材料的荧光特性,兴趣小组的同学设计了图示装置;让质子经过MN两金属板之间的电场加速后,进入有界匀强磁场.磁场的宽度L=0.25m.磁感应强度大小B=0.01T.以出射小孔O为原点,水平向右建立x轴,在0.4≤x≤0.6区域的荧光屏上涂有荧光材枓,(已知质子的质量m=1.6×10﹣27 kg,电量q=1.6×10﹣19 C,进入电场时的初速度可略)

  1. (1) 要使质子能打在荧光屏上,加速电压的最小值是多少?

  2. (2) 当使质子打中荧光屏时的动能超过288eV.可使荧光材料发光,对于不同的加速电压,荧光屏上能够发光的区域长度是多少?

在如图所示的虚线MN上方存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,纸面上直角三角形OPQ的角Q为直角,角O为30°,两带电粒子a、b分别从O、P两点垂直于MN同时射入磁场,恰好在Q点相遇,则由此可知(   )

A . 带电粒子a的速度一定比b大 B . 带电粒子a的比荷一定比b大 C . 带电粒子a的运动周期一定比b大 D . 带电粒子a的轨道半径一定比b大
如图所示,a点距坐标原点的距离为L,坐标平面内有边界过a点和坐标原点0的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直坐标平面向里.有一电子(质量为m、电荷量为e)从a点以初速度v0平行x轴正方向射入磁场区域,在磁场中运行,从x轴上的b点(图中未画出)射出磁场区域,此时速度方向与x轴的正方向之间的夹角为60°,求

  1. (1) 磁场的磁感应强度

  2. (2) 磁场区域的圆心O1的坐标

  3. (3) 电子在磁场中运动的时间.

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.一电子(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:

  1. (1) 电子从磁场中射出时距O点多远?

  2. (2) 电子在磁场中运动的时间为多少?

如图所示,在xoy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场.现有一粒子源处在坐标为(0,L)M点能以垂直与电场方向不断发射质量为m、电量为+q、速度为v0的粒子(重力不计),粒子进入磁场后最后又从x轴上坐标为(3L,0)处的P点射入电场,其入射方向与x轴成45°角.求:

  1. (1) 粒子到达P点时的速度v;

  2. (2) 匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B;

  3. (3) 粒子从M点运动到P点所用的时间t.

如图所示,在纸面内建立直角坐标系xOy,以第Ⅲ象限内的直线OM(与负x轴成45°角)和正y轴为界,在x<0的区域建立匀强电场,方向水平向左,场强大小E=0.32V/m;以直线OM和正x轴为界,在y<0的区域建立垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.1T,一不计重力的带负电粒子,从坐标原点O沿y轴负方向以v0=2×103m/s的初速度射入磁场,已知粒子的比荷为q/m=5×106C/kg,求:

  1. (1) 粒子第一次经过磁场边界时的位置坐标

  2. (2) 粒子在磁场区域运动的总时间

  3. (3) 粒子最终离开电磁场区域时的位置坐标.

空间虚线上方存在匀强磁场,磁感应强度为B;一群电子以不同速率v从边界上的P点以相同的方向射入磁场.其中某一速率v0的电子从Q点射出,如图所示.已知电子入射方向与边界夹角为θ,则由以上条件可判断(  )

A . 该匀强磁场的方向是垂直纸面向里 B . 所有电子在磁场中的轨迹相同 C . 速率大于v0的电子在磁场中运动时间长 D . 所有电子的速度方向都改变了2θ
如图所水,竖直放置的M、N两极板间电压为U,N板右侧有方向垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,现有一电荷量为q的粒子(重力不计)从M板由静止被电场加速后,从N板上的小孔P水平射出,并进入磁场,之后在磁场中运动并垂直打在N板正下方的竖立屏幕上的Q点,Q点距小孔P的距离为d.

  1. (1) 判断该粒子带正电还是带负电?
  2. (2) 求粒子的质量m.
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。
如图所示,两条竖直长虚线所夹的区域被线段MN分为上、下两部分,上部分的电场方向竖直向上,下部分的电场方向竖直向下,两电场均为匀强电场且电场强度大小相同。挡板PQ垂直MN放置,挡板的中点置于N点。在挡板的右侧区域存在垂直纸面向外的匀强磁场。在左侧虚线上紧靠M的上方取点A,一比荷 =5×105C/kg的带正电粒子,从A点以v0=2×103m/s的速度沿平行MN方向射入电场,该粒子恰好从P点离开电场,经过磁场的作用后恰好从Q点回到电场。已知MN、PQ的长度均为L=0.5m,不考虑重力对带电粒子的影响,不考虑相对论效应。

  1. (1) 求电场强度E的大小;
  2. (2) 求磁感应强度B的大小;
  3. (3) 在左侧虚线上M点的下方取一点C,且CM=0.5m,带负电的粒子从C点沿平行MN方向射入电场,该带负电粒子与上述带正电粒子除电性相反外其他都相同。若两带电粒子经过磁场后同时分别运动到Q点和P点,求两带电粒子在A、C两点射入电场的时间差。
如图所示,在0≤x≤a的区域I内有垂直于纸面向里的匀强磁场.在x>a的区域II内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B0。质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子沿x轴从原点O射入磁场。当粒子射入速度不大于v0时,粒子在进场中运动的时间都相同,求:

  1. (1) 速度v0的大小;
  2. (2) 若粒子射入磁场的速度大小为 v0 , 其轨迹与x抽交点的横坐标;
  3. (3) 调节区域II磁场的磁感强度为λB0 , 使粒子以速度nv0(n>1)从O点沿x轴射入时,粒子均从O点射出磁场,n与λ满足的关系。
如图甲,位于M板处的粒子源可以不断产生初速度为零的电子,电子在MN板间被加速,在MN板间所加电压按图乙所示规律变化。 ,电子射出后从坐标原点O进入x轴上方一垂直纸面向外的有界匀强磁场区域.发生270°偏转后沿y轴负方向射出有界磁场打到x轴下方水平放置的荧光屏上。N板到y轴、荧光屏到x轴的距离均为L。已知电子的质量为m,电量为-e(e>0),磁场的磁感应强度大小为B。忽略电子在板间被加速的时间,认为电子在MN板间运动过程中板间电压不变,不考虑电子运动过程中的相互作用。求:

  1. (1) t=0时刻从N板射出的电子在磁场中运动的半径大小;
  2. (2) 电子在t=0时刻从N板射出到打到荧光屏所经历的时间;
  3. (3) 为使0—2t0时间内从MN板间射出的电子均能发生270°偏转垂直打在荧光屏上,试求所加磁场区域的最小面积。
如图所示的坐标平面内,y轴左侧存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小B1=0.20 T的匀强磁场,在y轴的右侧存在方向垂直纸面向里、宽度d=12.5 cm的匀强磁场B2 , 某时刻一质量m=2.0×10-8kg、电量q=+4.0×10-4C的带电微粒(重力可忽略不计),从x轴上坐标为(-0.25 m,0)的P点以速度v=2.0×103m/s沿y轴正方向运动.试求:

  1. (1) 微粒在y轴左侧磁场中运动的轨道半径;
  2. (2) 微粒第一次经过y轴时,速度方向与y轴正方向的夹角;
  3. (3) 要使微粒不能从右侧磁场边界飞出,B2应满足的条件.
在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制。如图所示,某时刻在xOy平面内的第Ⅱ、Ⅲ象限中施加沿y轴负方向、电场强度为E的匀强电场,在第Ⅰ、Ⅳ象限中施加垂直于xOy坐标平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从M点以速度v0沿垂直于y轴方向射入该匀强电场中,粒子仅在电场力作用下运动到坐标原点O且沿OP方向进入第Ⅳ象限。在粒子到达坐标原点O时撤去匀强电场(不计撤去电场对磁场及带电粒子运动的影响),粒子经过原点O进入匀强磁场中,并仅在磁场力作用下,运动一段时间从y轴上的N点射出磁场。已知OP与x轴正方向夹角α=60°,带电粒子所受重力及空气阻力均可忽略不计,求:

  1. (1) M、O两点间的电势差U;
  2. (2) 坐标原点O与N点之间的距离d;
  3. (3) 粒子从M点运动到N点的总时间t。
直线OM和直线ON之间的夹角为30°,如图所示,直线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).粒子沿纸面以大小为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.粒子离开磁场的出射点到两直线交点O的距离为(   )

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A . B . C . D .
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
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