单边有界磁场 知识点题库

如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负点子分别以相同速度沿与x轴成30°角从原点射入磁场,则正、负电子在磁场中运动时间之比为(   )

A . 1∶2 B . 1∶1 C . 1∶ D . 2∶1

质子(H)、氘核(H)以同样速度垂直射入同一匀强磁场中,它们都作匀速圆周运动,设r1、r2为这两个粒子的运动轨道半径,T1、T2是它们的运动周期,则下列关系式正确的是()

A . r1=r2 , T1=T2  B . r1<r2 , T1<T2  C . r1>r2 , T1>T2 D . r1<r2 , T1=T
在回旋加速器中,下列说法正确的是(  )

A . 电场用来加速带电粒子,磁场则使带电粒子回旋 B . 电场和磁场同时用来加速带电粒子 C . 磁场相同的条件下,回旋加速器的半径越大,则带电粒子获得的动能越大 D . 同一带电粒子获得的最大动能只与交流电压的大小有关,而与交流电压的频率无关
两个粒子电荷量相同,在同一匀强磁场中受磁场力而做匀速圆周运动(  )

A . 若速率相等,则半径必相等 B . 若动能相等,则周期必相等 C . 若质量相等,则周期必相等 D . 若质量相等,则半径必相等

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)。粒子沿纸面以大小为v的速度从PM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30°角。已知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。粒子离开磁场的射点到两平面交线O的距离为 ()

A . B . C . D .

如图所示,在xOy平面内,x=2L处竖直放置一个长为L的粒子吸收板AB,其下端点A在x轴上,粒子打到吸收板上立即被板吸收,不考虑吸收板带电对粒子运动的影响.在AB左侧存在竖直向上的匀强电场,场强大小为E,在AB右侧存在垂直存在垂直纸面向外的匀强磁场.原点O处有一粒子源,可沿x轴正向射出质量为m、电量为+q的不同速率的带电粒子,不计粒子的重力.

  1. (1) 若射出的粒子能打在AB板上,求能力打在AB板上的粒子进入电场时的速度范围;

  2. (2) 在电场可侧放置挡板BD,挡板与x轴交于C点,已知AC=AB,BC=2CD.粒子与挡板碰撞速度大小不变,方向反向,为使由AB上边缘进入磁场的粒子能到达CD区域,求磁场感应强度的取值范围.

如图甲所示,在x轴上方存在随时间变化的匀强磁场(如图乙所示),磁感应强度大小为B,规定垂直于xOy平面向外为正方向;在x轴下方存在匀强电场,电场方向与xOy平面平行,且与x轴成30°夹角.在t=0时刻,一带正电的粒子以速度v0自y轴上P点沿y轴正方向射出,一段时间后进入电场,进入电场时的速度方向与电场方向相反.已知粒子的比荷 = ,磁场变化周期为T0 , 忽略重力的影响.求:

  1. (1) 粒子自P点出发至第一次到达x轴时所需的时间;

  2. (2) 若使粒子能够回到P点,求电场强度的最大值.

一个质量为m,电荷量为q的粒子,从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上.

  1. (1) 求粒子进入磁场时的速率;

  2. (2) 求粒子照相底片D点到S3的距离.

如图所示,x轴上M点和N点的坐标分别是(0.5 m,0)、(2 m,0),虚线MM′与y轴平行。在y轴和MM′之间加垂直纸面方向的匀强磁场,在N点固定一个正的点电荷 。现有一个质量 、电荷量的大小 的粒子,从y轴上某点沿x轴的正方向以初速度 进入磁场,在第四象限里一直做匀速圆周运动,最后从x轴上的Q点(没画出)射入第一象限,不计带电粒子的重力,粒子在磁场中运动时就不受在N点的固定点电荷影响。已知静电力常量k=9×109 N·m2/C2。求:

  1. (1) Q点的坐标;

  2. (2) 匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;

  3. (3) 带电粒子从开始运动到Q点的时间。

如图所示,在x<0与x>0的区域中,存在磁反应轻度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1:B2=3:2.在原点O处发射两个质量分别为m1和m2的带电粒子,已知粒子a以速度va沿x轴正方向运动,粒子b以速率vb沿x轴负方向运动,已知粒子a带正电,粒子b带负电,电荷量相等,且两粒子的速率满足m2va=m1vb , 若在此后的运动中,当粒子a第4次经过y轴(出发时经过y轴不算在内)时,恰与粒子b相遇,粒子重力不计,下列说法正确的是(   )

A . 粒子a、b在磁场B1中的偏转半径之比为3:2 B . 两粒子在y正半轴相遇 C . 粒子a、b相遇时的速度方向相同 D . 粒子a、b的质量之比为1:5

如图所示,在真空中坐标xOy面的x>0区域内,有磁感应强度B=1.0×10﹣2T的匀强磁场,方向与xOy平面垂直,在x轴上的P(10,0)点处有一放射源,在xOy平面内向各个方向发射速率为v=1.0×105m/s的带正电粒子,粒子的质量为m=1.0×10﹣26kg,粒子带电量为q=1.0×10﹣18C,则带电粒子能打到y轴上的范围是(重力的影响不计)(   )

A . ﹣10cm≤y≤10cm B . ﹣10cm≤y≤ cm C . cm≤y≤ cm D . cm≤y≤10cm
电荷相等的带电粒子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虚线所示.下列表述正确的是(不计重力)(   )

A . M带正电,N带负电 B . M的速率大于N的速率 C . 洛伦兹力对M、N不做功 D . M的运行时间大于N的运行时间
如图,一个质子和一个α粒子从容器A下方的小孔S,无初速地飘入电势差为U的加速电场.然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外,MN为磁场的边界.已知质子的电荷量为e,质量为m,α粒子的电荷量为2e,质量为4m.求:

  1. (1) 质子进入磁场时的速率v;
  2. (2) 质子在磁场中运动的时间t;
  3. (3) 质子和α粒子在磁场中运动的轨道半径之比rH:rα
关于电荷在磁场中受力,下列说法正确的是(  )
A . 静止的电荷一定不受洛伦兹力作用,运动电荷一定受洛伦兹力作用 B . 洛伦兹力的方向可能与磁场方向平行 C . 洛伦兹力的方向一定与带电粒子的运动方向垂直 D . 洛伦兹力可能对电荷做功
如图所示,一个板长为L,板间距离也是L的平行板容器上极板带正电,下极板带负电。有一初速度为v0、质量为m、带电量为-q 的粒子从极板正中水平射入,恰能从上极板边缘飞出。粒子重力不计,求:

  1. (1) 两极板间匀强电场的电场强度E 的大小;
  2. (2) 在极板右边的空间里存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,为使粒子又能从下极板边缘返回电场,则磁感应强度B 应为多少
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
如图所示为一种质谱仪示意图,其由加速电场、静电分析器和磁分析器组成,若静电分析器通道中心线的半径为R,通道内均匀辐射电场在中心线处的电场强度大小为E。磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器,由P点垂直边界进入磁分析器,最终打到胶片上的Q点。不计粒子重力。下列说法正确的是(   )

A . 粒子一定带正电 B . 加速电场的电压 U=ER C . P、Q间距离为 D . 若一群粒子从静止开始经上述过程都落在胶片上同一点,则该群粒子一定具有相同的质量
如图所示,在水平虚线MN边界的下方是一垂直纸面向里的匀强磁场,质子 粒子 先后从边界上的A点沿与虚线成 角的方向射入磁场,两粒了均从B点射出磁场。不计粒子的重力,则(   )

A . 质子和α粒子在磁场中运动的轨迹相同 B . 质子和α粒子在磁场中运动的速度大小之比为1:2 C . 质子和α粒子在磁场中运动的动能相同 D . 质子和α粒子在磁场中运动的时间之比为 2:1
一台质谱仪的工作原理如图所示。比荷分别为 的两种带电粒子从容器 右侧的狭缝 飘入电势差为 的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过狭缝 沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为 的匀强磁场中,最后打到底片上。已知带电粒子从狭缝 进入磁场时与垂直磁场边界方向存在一个很小的散射角 ,所有粒子均打在底片的 区域内。比荷为 的粒子能打在底片上的最远点为 ,比荷为 的粒子能打在底片上的最近点为 ,点 到狭缝 的距离分别为 。若忽略带电粒子的重力及相互间作用力,求:

  1. (1) 两种粒子的比荷的比值
  2. (2) 比荷为 的粒子在磁场中运动的最短时间
  3. (3) 若考虑加速电压有波动,在 之间变化,该两种粒子在底片重叠的长度 的关系。
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