磁场和电场的复合 知识点题库

如图甲所示,xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度E和磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示,周期均为2t0 , y轴正方向为E的正方向,垂直于纸面向里为B的正方向.t=0时刻,一质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标原点O开始运动,此时速度大小为v0 , 方向为+x轴方向.已知电场强度大小为E0 , 磁感应强度大小B0= ,不计粒子所受重力.求:

  1. (1) t0时刻粒子的速度大小v1及对应的位置坐标(x1 , y1);

  2. (2) 为使粒子第一次运动到y轴时速度沿﹣x方向,B0与E0应满足的关系;

  3. (3) t=4nt0(n 为正整数)时刻粒子所在位置的横坐标x.

如图所示,两虚线之间的空间存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B,有一个带负电小球(电量为﹣q,质量为m),从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球可能沿直线通过下列电磁复合场的是(   )

A . B .    C . D .

如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN为其左边界.磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒,圆心O到MN的距离OO1=2R,金属圆筒轴线与磁场平行.金属圆筒用导线通过一个电阻r0接地,最初金属圆筒不带电.现有一电子枪对准金属圆桶中心O射出电子束,电子束从静止开始经过加速电场后垂直于左边界MN向右射入磁场区,已知电子质量为m,电量为e.电子重力忽略不计.求:

  1. (1) 最初金属圆筒不带电时,则

    a.当加速电压为U时,电子进入磁场时的速度大小;

    b.加速电压满足什么条件时,电子能够打到圆筒上;

  2. (2) 若电子束以初速度v0进入磁场,电子都能打到金属圆筒上(不会引起金属圆筒内原子能级跃迁),则当金属圆筒上电量达到相对稳定时,测量得到通过电阻r0的电流恒为I,忽略运动电子间的相互作用和金属筒的电阻,求此时金属圆筒的电势φ和金属圆筒的发热功率P.(取大地电势为零)

如图所示,空间分布着方向平行于纸面且与场区边界垂直的有界匀强电场,电场强度为E、场区宽度为L.在紧靠电场右侧的圆形区域内,分布着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B大小未知,圆形磁场区域半径为r.一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从A点由静止释放后,在M点离开电场,并沿半径方向射入磁场区域,然后从N点射出,O为圆心,∠MON=120°,粒子重力可忽略不计.

  1. (1) 求粒子经电场加速后,进入磁场时速度的大小;

  2. (2) 求匀强磁场的磁感应强度B的大小及粒子从A点出发到从N点离开磁场所经历的时间;

  3. (3) 若粒子在离开磁场前某时刻,磁感应强度方向不变,大小突然变为B′,此后粒子恰好被束缚在磁场中,则B′的最小值为多少?

如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m,a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C,b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10﹣25kg、电荷量为q=1.6×10﹣18C的带正电的粒子(不计重力),从贴近a板的左端以v0=1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场,刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场,最后粒子回到b板的Q处(图中未画出).求:

  1. (1) P、Q之间的距离L;

  2. (2) 粒子从P运动到Q的时间.

如图甲所示,两平行金属板接有如图乙所示随时间t变化的电压U,两板间电场可看作均匀的,且两板外无电场,板长L=0.2m,板间距离d=0.2m.在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板中线OO'垂直,磁感应强B=5×10﹣3T,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子流沿两板中线OO'连续射人电场中,已知每个粒子速度V0=105m/s,比荷q/m=108C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作是恒定不变的.

  1. (1) 试求带电粒子射出电场时的最大速度.

  2. (2) 证明:在任意时刻从电场射出的带电粒子,进人磁场时在MN上的人射点和在MN上出射点的距离为定值,写出该距离的表达式.

  3. (3) 从电场射出的带电粒子,进人磁场运动一段时间后又射出磁场,求粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间.

如图所示,宽度为 L的区域被平均分为区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,其中Ⅰ、Ⅲ有匀强磁场,它们的磁感强度大小相等,方向垂直纸面且相反.长为 L,宽为 的矩形abcd紧邻磁场下方,与磁场边界对齐,O为dc边中点,P为dc边中垂线上一点,OP=3L.矩形内有匀强电场,电场强度大小为E,方向由a指向O.电荷量为q、质量为m、重力不计的带电粒子由a点静止释放,经电场加速后进入磁场,运动轨迹刚好与区域Ⅲ的右边界相切.

  1. (1) 求该粒子经过O点时速度大小v0

  2. (2) 求匀强磁场的磁感强度大小B;

  3. (3) 若在aO之间距O点x处静止释放该粒子,粒子在磁场区域中共偏转n次到达P点,求x满足的条件及n的可能取值.

如图所示,水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m,a、b间的电场强度为E=5.0×105N/C,b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=6.0T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10﹣25kg、电荷量为q=1.6×1018C的带正电的粒子(不计重力),从贴近a板的左端以υ0=1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场,刚好从狭缝P穿过b板而垂直进入匀强磁场,最后粒子回到边界b的Q(图中未标出)处.试求

  1. (1) 粒子穿过狭缝P时的速度υ及其与b板的夹角θ.

  2. (2) P、Q之间的距离L.

如图所示,PP′和QQ′是两个同心圆弧,圆心为O,O、P、Q和O、P′、Q′分别共线,∠NOQ=∠N′OQ′=30°,PP′和QQ′之间的区域内分布着辐射状的电场,UQP=25V.MM′和NN′为有界匀强磁场的边界,MM′∥NN′,间距d= m,磁场的磁感应强度大小为B=0.2T,方向如图所示.圆弧QQ′上均匀分布着质量为m=2×108kg、电荷量为q=4×104C的带正电粒子,它们被辐射状的电场由静止加速,之后进入磁场.不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用.

  1. (1) 求粒子刚进入磁场时的速度大小.
  2. (2) 求粒子从上边界MM′飞出磁场需要的最短时间.
  3. (3) 若要保证所有粒子都能到达置于磁场下边界NN'上适当位置的收集板上,则磁场上边界MM′至少应向上平移多少?收集板至少多长?
如图所示,在水平线ab的下方有一匀强电场,电场强度为E , 方向竖直向下,ab的上方存在匀强磁场,磁感应强度为B , 方向垂直纸面向里,磁场中有一内、外半径分别为R 的半圆环形区域,外圆与ab的交点分别为MN。一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放,由M进入磁场,从N射出,不计粒子重力。

  1. (1) 求粒子从PM所用的时间t
  2. (2) 若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出,同样能由M进入磁场,从N射出,粒子从MN的过程中,始终在环形区域中运动,且所用的时间最少,求粒子在Q时速度 的大小。
如图所示,天然放射性元素,放出ɑ、β、γ三种射线同时射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,射入时速度方向和电场、磁场方向都垂直,进入场区后发现β射线和γ射线都沿直线前进,则ɑ射线(   )

A . 向右偏 B . 向左偏 C . 沿直线前进 D . 即可能向右偏也可能向左偏
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轴正方向夹角为θ.不计空气阻力,重力加速度为g,求:

  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.
一束离子流由左端平行于极板P1射入质谱仪,沿着直线通过电磁场复合区后,并从狭缝s0进入匀强磁场B2 , 在磁场B2中分为如图所示的三束,则下列相关说法中正确的是(   )

A . 速度选择器的P1极板带负电 B . 离子1带正电 C . 能通过狭缝s0 的带电粒子的速率等于 D . 粒子2的比荷 绝对值最小
静电喷漆技术具有效率高、质量好、有益于健康等优点,其装置可简化为如图甲所示。A、B为水平放置的间距d=1.6m的两块足够大的平行金属板,两板间有方向由B指向A的 的匀强电场。在A板的中央放置一个安全接她的静电油漆喷枪P,油漆喷枪可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为 的油漆微粒,已知油漆微粒的质量均为m=1.0×105kg,带负电且电荷量均为q=1.0×103C,不计油漆微粒间的相互作用以及油漆微粒带电量对板间电场和磁场的影响,忽略空气阻力,g取 ,已知sin53°=0.8,cos53°=0.6.求(计算结果小数点后保留一位数字):

  1. (1) 油漆微粒落在B板上的最大面积;
  2. (2) 若让A、B两板间的电场反向(如图乙所示),并在两板间加垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.06T,调节喷枪使油漆微粒只能在纸面内沿各个方向喷出,其他条件不变。

    ①B板被油漆微粒打中的区域的长度为多少?

    ②打中B板的油漆微粒中,在正交场中运动的最短时间为多少?

如图所示,平面直角坐标系xOy,P点在x轴上,已知OP= ,Q点在负y轴上某处。第Ⅱ象限内有平行于y轴场强E大小未知的匀强电场;第Ⅰ象限内有一个磁感应强度B大小未知的圆形磁场区域,与x、y轴分别相切于A、C两点,已知OA=L;第Ⅲ象限内有一位置未知的矩形磁场区域(图中未画出),磁感应强度为2B;第Ⅳ象限内存在一个磁感应强度Bx未知的圆形磁场区域(图中未画出);三个区域的磁场方向均垂直于xOy平面。电荷量为+q、质量为m、速度大小为v0的粒子a从A点沿y轴正方向射入,经过C点和P点,通过矩形磁场后从Q点与Y轴负方向成 进入第Ⅳ象限,并通过圆形磁场后重新回到A点且方向沿y轴正方向。不计粒子的重力和粒子间相互作用力。求:

图片_x0020_100030

  1. (1) 第Ⅰ象限内圆形区域内磁场磁感应强度B的大小、方向;
  2. (2) 第Ⅱ象限内匀强电场的场强大小E;
  3. (3) 第Ⅲ象限内矩形磁场区域的最小面积S;
  4. (4) 第Ⅳ象限内圆形磁场的磁感应强度Bx的取值范围。
如图所示,有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子流在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r相同,则它们一定具有相同的(   )

图片_x0020_100008

A . 速度 B . 质量 C . 电荷量 D . 比荷
如图所示,有一对平行金属板,两板相距为0.5m,电压为10V,两板之间有匀强磁场,磁感应强度大小为 ,方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。图中右边有一半径R为0.2m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场,磁感应强度大小为 ,方向垂直于纸面向里。一正离子沿平行于金属板面、从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间,沿直线射出平行金属板之间的区域,并沿直径 方向射入圆形磁场区域,最后从圈形区域边界上的F点射出。已知速度的偏向角 ,不计离子重力。求:

图片_x0020_320260150

  1. (1) 离子速度v的大小;
  2. (2) 离子的比荷;(保留两位有效数字)
  3. (3) 离子在圆形磁场区域中运动时间t。(保留两位有效数字)
如图所示,虚线EF的下方存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度为E,磁感应强度为B。一带电微粒自离EF为h的高处由静止下落,从B点进入场区,做了一段匀速圆周运动,从D点射出,下列说法正确的是(   )

A . 微粒做圆周运动的半径为 B . 从B点运动到D点的过程中微粒的重力势能与动能之和在C点最小 C . 从B点运动到D点的过程中微粒的电势能先减小后增 D . 从B点运动到D点的过程中微粒的电势能和重力势能之和在最低点C最小
如图所示,T字形显像管由两个相互垂直的长方体真空管组合而成。真空管P内装有电子枪和加速电极,能产生高速运动的电子束。真空管Q的前后两表面是边长的正方形,在前、后两端密绕励磁线圈,当有电流通过线圈时,能产生平行于线圈轴线方向的匀强磁场。真空管Q的上、下表面为偏转电极,当加上电压后,能产生竖直方向的偏转电场。真空管Q的右表面是荧光屏,在左表面的中心处开有一小孔C,当偏转电极不加电压,励磁线圈也不通电流时,电子束从电子枪射出后沿直线运动,以速度通过小孔C进入真空管Q打到荧光屏的正中心O点,在屏上产生一个亮斑。现让励磁线圈通入某一恒定电流,激发磁场的磁感应强度大小 , 发现亮斑向下移动的距离为 , 再让偏转电极加上恒定电压 , 亮斑重新回到O点。不计电子的重力。求:

  1. (1) 根据题中描述的物理现象,加速电极的接线柱“1”、“2”,偏转电极的接线柱3”、“4,励磁线圈的接线柱“5”、“6”,各部件的哪个接线柱应接电源正极;
  2. (2) 求电子的比荷(即电荷量与质量的比值);
  3. (3) 当偏转电极不加电压,调节励磁线圈中的电流大小,亮斑会上下移动,求所有能打到荧光屏上的电子在磁场中运动时间的取值范围。
在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是一部分离子注入工作原理示意图,离子经加速后沿水平方向进入速度选择器,选择出速度为v的离子,然后通过磁分析器Ⅰ,选择出特定比荷的离子,经偏转系统Ⅱ后注入水平放置的硅片上。速度选择器、磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外,速度选择器中的匀强电场方向竖直向上。磁分析器截面是矩形,矩形长为 , 宽为2L。其宽和长中心位置C和D处各有一个小孔,半径为的半圆形偏转系统Ⅱ内存在垂直纸面向外,磁感应强度大小可调的匀强磁场,O为半圆形偏转系统的圆心,D、O、N在一条竖直线上,FG为半圆形偏转系统的下边界,FG与硅片平行,O到硅片N的距离 , 不计离子重力及离子间的相互作用,求:

  1. (1) 速度选择器中的匀强电场场强E的大小;
  2. (2) 求磁分析器选择出来的离子的比荷
  3. (3) 若偏转系统磁感应强度大小的取值范围 , 求硅片上离子注入的宽度。
最近更新