带电粒子在电磁场中的运动大题练习2
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专题三:带电粒子在电磁场中的运动(全国卷高考真题版)1、(2011年全国卷,25题,19分)★★★★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。
一质量为m 、电荷量为q (q >0)的粒子以速度0v 从平面MN 上的0p 点水平右射入I 区。
粒子在I 区运动时,只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用,电场强度大小为E ;在II 区运动时,只受到匀强磁场的作用,磁感应强度大小为B ,方向垂直于纸面向里。
求粒子首次从II 区离开时到出发点0p 的距离。
(粒子的重力可以忽略。
)0021()v l q E B=+2、(2011年全国新课标卷,25题,19分)★★★★如图,在区域Ⅰ(0≤x ≤d )和区域Ⅱ(d ≤x ≤2d )内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小分别为B 和2B ,方向相反,且都垂直于Oxy 平面。
一质量为m 、带电荷量q (q >0)的粒子a 于某时刻从y 轴上的P 点射入区域Ⅰ,其速度方向沿x 轴正向。
已知a 在离开区域Ⅰ时,速度方向与x 轴正方向的夹角为30°;因此,另一质量和电荷量均与a 相同的粒子b 也从p 点沿x 轴正向射入区域Ⅰ,其速度大小是a 的1/3。
不计重力和两粒子之间的相互作用力。
求:(1)粒子a 射入区域I 时速度的大小;(2)当a 离开区域II 时,a 、b 两粒子的y 坐标之差。
(1)2dqB m (2)23(3-2)d3、(2012年全国大纲版,24题,16分)★★如图,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘清线悬挂于O 点。
先给电容器缓慢充电,使两级板所带电荷量分别为﹢Q 和﹣Q ,此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。
再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3,且小球与两极板不接触。
求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。
Q=2Q ∆4、(00年全国卷21题,13分)★★★如图,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a 、b 、c 和d ,外筒的外半径为r 0。
带电粒子在电磁场中运动的应用1、电视机电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。
电子束经过电压为U 的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区。
磁场方向垂直于圆面。
磁场区的中心为O ,半径为r 。
当不加磁场时,电子束将通过O 点而打到屏幕的中心M 点。
为了让电子束射到屏幕边缘P ,需要加磁场,使电子束转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B 应为多少?矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
解析: 电子在磁场中沿圆弧运动,如图所示,圆心为O ′,半径为R 。
以v 表示电子进入磁场时的速度,m 、e 分别表示电子的质量和电量,则221mv eU = R mv evB 2= Rr tg =2θ由以上各式解得 221θtg e mU r B =2、电磁流量计电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积)。
为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c ,流量计的两端与输送液体的管道相连接(图中虚线)。
图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料,现于流量计所答案: A3、质谱仪几种常见质谱仪类型考题的解析质谱仪的工作原理,通过对微观带电粒子在电磁场中的运动规律的测量来得到微观粒子的质量。
带电粒子在电场中受到库仑力,在磁场中受到洛仑兹力。
由于力的作用,微观粒子会具有加速度,以及与加速度对应的运动轨迹。
微观粒子质量不同时,加速度以及运动轨迹就会不同。
通过对微观粒子运动情况的研究,可以测定微观粒子的质量。
一、单聚焦质谱仪仅用一个扇形磁场进行质量分析的质谱仪称为单聚焦质谱仪,单聚焦质量分析器实际上是处于扇形磁场中的真空扇形容器,因此,也称为磁扇形分析器。
1.丹普斯特质谱仪如下图,原理是利用电场加速221mv qU =,磁场偏转r mv qvB 2=,测加速电压和和偏转角和磁场半径求解。
例1 质谱仪是一种测带电粒子质量和分析同位素的重要工具,现有一质谱仪,粒子源产生出质量为m 电量为的速度可忽略不计的正离子,出来的离子经电场加速,从点沿直径方向进入磁感应强度为B 半径为R的匀强磁场区域,调节加速电压U 使离子出磁场后能打在过点并与垂直的记录底片上某点上,测出点与磁场中心点的连线物夹角为θ,如图所示。
典例一、带电粒子在匀强磁场中的运动 定性分析1. 如图所示,一带电粒子,沿垂直于磁场方向射入一匀强磁场,粒子的运动轨迹为一条光滑曲线,运动方向由a 到b ,则下列说法中正确的是:( )A.粒子带正电,速度逐渐增大B.粒子带负电,速度逐渐增大C.粒子带正电,速度逐渐减小D.粒子带负电,速度逐渐减小2. 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离,从而显示其运动轨迹.右图是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹,a 和b 是轨迹上的两点,匀强磁场B 垂直纸面向里.该粒子在运动时,其质量和电荷量不变,而动能逐渐减少,下列说法正确的是:( ) A.粒子先经过之a 点,再经过b 点 B.粒子先经过b 点,再经过a 点 C.粒子带负电 D.粒子带正电定量计算直单界(对称性)1、如图所示,在y <0的区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xy 平面并指向纸里,磁感应强度为B .一带负电的粒子(质量为m 、电荷量为q )以速度v 0从O 点射入磁场,入射方向在xy 平面内,与x 轴正向的夹角为θ.求: (1)该粒子射出磁场的位置;(2)该粒子在磁场中运动的时间.(粒子所受重力不计)2、. 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、负电子分别以相同速度沿与x 轴成30o 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.1:2B.2:1C.3:1D.1:1圆界(对称性)3、 如图所示,半径为r 的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B 。
现有一带电离子(不计重力)从A 以速度v 沿圆形区域的直径射入磁场,已知离子从C 点射出磁场的方向间的夹角为60º (1)该离子带何种电荷;(2)求该离子的电荷量与质量之比q/m直双界(极值和多解)4、如图所示,一束电子(电量e )以速度v 0垂直射入磁感应强度为B ,宽为d 的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角为30°。
第六节 带电粒子在磁场中的运动练习题一、多选择题1.如图所示,在 、 的长方形区域有垂直于xOy 平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B ,坐标原点O 处有一粒子源,在某时刻发射大量质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子 重力不计 ,其速度方向均在xOy 平面内的第一象限,且与y 轴正方向的夹角分布在~ 范围内,速度大小不同,且满足,若粒子在磁场中做圆周运动的周期为T ,最先从磁场上边界飞出的粒子经历的时间为 ,最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为 ,则下列判断正确的是A .B .C .D .【答案】BC【解析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力:,可得半径:,又因为,可得粒子半径满足: ,而带电粒子做匀速圆周运动的周期为:。
分析可知最先从磁场上边界飞出的粒子运动轨迹如图所示:此时粒子半径 , 为圆心,此时粒子转过圆心角 ,根据几何关系可知,,所以可知 ,故最先从磁场上边界飞出的粒子经历的时间为:,故A 错误,B 正确;设磁场区域为OACB ,根据周期公式可知粒子在磁场中运动的周期相同,分析可知最后从磁场中飞出的粒子轨迹如图所示:此时粒子半径 ,恰好在C 点离开磁场,延长CB 至 使 , 即为圆心,连接 ,根据几何关系可知,此时粒子转过圆心角 最大为 ,所以最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为:,故C 正确,D 错误。
所以BC 正确,AD 错误。
2.如图所示,虚线框MNQP 内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。
a 、b 、c 是三个质量和电荷量都相等的带电粒子,它们从PQ 边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场,图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。
若不计粒子所受重力,则A . 粒子 a 带负电,粒子 b 、c 带正电B . 粒子 c 在磁场中运动的时间最长C . 粒子 c 在磁场中的动能最大D . 粒子 c 在磁场中的加速度最小 【答案】BD【解析】根据左手定则知粒子a 带正电,粒子b 、c 带负电,故A 错误;粒子在磁场中做圆周运动的周期:相同,粒子在磁场中的运动时间:,由于m 、q 、B 都相同,粒子c 转过的圆心角 最大,则射入磁场时c 的运动时间最大,故B 正确;粒子在磁场中做匀速圆周运动时,由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:,解得:,粒子的动能,由于:q 、B 、m 都相同,因此r 越大,粒子动能越大,由图示可知,b 的轨道半径r 最大,则b 粒子动能最大,故C 错误;由牛顿第二定律得: ,解得加速度:,三粒子q 、B 、m 都相等,c 在磁场中运动的半径最小,c 的加速度最小,故D 正确。
高考物理《带电粒子在叠加场中的运动》真题练习含答案1.(多选)如图所示,空间存在着垂直向里的匀强磁场B 和竖直向上的匀强电场E ,两个质量不同电量均为q 的带电小球a 和b 从同一位置先后以相同的速度v 从场区左边水平进入磁场,其中a 小球刚好做匀速圆周运动,b 小球刚好沿直线向右运动.不计两小球之间库仑力的影响,重力加速度为g ,则( )A .a 小球一定带正电,b 小球可能带负电B .a 小球的质量等于qEgC .b 小球的质量等于qE -q v BgD .a 小球圆周运动的半径为EVBg答案:BD解析:a 小球刚好做匀速圆周运动,重力和电场力平衡,洛伦兹力提供向心力,所以Eq =m a g ,电场力方向竖直向上,则a 小球一定带正电,b 小球刚好沿直线向右运动,如果b 小球带负电,电场力洛伦兹力均向下,重力也向下,不能平衡,无法做直线运动,所以b 小球带正电,q v B +Eq =m b g ,A 错误;根据A 选项分析可知,a 小球的质量等于m a =qEg ,B 正确;根据A 选项分析可知,b 小球的质量等于m b =qE +q v Bg,C 错误;a 小球圆周运动的半径为Bq v =m a v 2r ,解得r =m a v Bq =E vBq,D 正确.2.(多选)如图所示,在竖直平面内的虚线下方分布着互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的电场强度大小为10 N/C ,方向水平向左;磁场的磁感应强度大小为2 T ,方向垂直纸面向里.现将一质量为0.2 kg 、电荷量为+0.5 C 的小球,从该区域上方的某点A 以某一初速度水平抛出,小球进入虚线下方后恰好做直线运动.已知重力加速度为g =10 m/s 2.下列说法正确的是( )A.小球平抛的初速度大小为5 m/sB.小球平抛的初速度大小为2 m/sC.A点距该区域上边界的高度为1.25 mD.A点距该区域上边界的高度为2.5 m答案:BC解析:小球受竖直向下的重力与水平向左的电场力作用,小球进入电磁场区域做直线运动,小球受力如图所示小球做直线运动,则由平衡条件得q v B cos θ=mg,小球的速度v cos θ=v0,代入数据解得v0=2 m/s,A错误,B正确;小球从A点抛出到进入复合场过程,由动能定理得mgh=12m v2-12m v2,根据在复合场中的受力情况可知(mg)2+(qE)2=(q v B)2,解得h=E22gB2,代入数据解得h=1.25 m,C正确,D错误.3.如图所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动,其轨迹半径为R.已知电场的电场强度大小为E,方向竖直向下;磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里.不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法中正确的是() A.液滴带正电B.液滴的比荷qm=g EC.液滴的速度大小v=gRBED.液滴沿逆时针方向运动答案:B解析:带电液滴刚好做匀速圆周运动,应满足mg=qE,电场力向上,与场强方向相反,液滴带负电,可得比荷为qm=gE,A错误,B正确;由左手定则可判断,只有液滴沿顺时针方向运动,受到的洛伦兹力才指向圆心,D错误;由向心力公式可得q v B=m v2R,联立可得液滴的速度大小为v=gBRE,C错误.4.(多选)空间内存在电场强度大小E=100 V/m、方向水平向左的匀强电场和磁感应强度大小B1=100 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场(图中均未画出).一质量m=0.1 kg、带电荷量q=+0.01 C的小球从O点由静止释放,小球在竖直面内的运动轨迹如图中实线所示,轨迹上的A点离OB最远且与OB的距离为l,重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是()A.在运动过程中,小球的机械能守恒B.小球经过A点时的速度最大C.小球经过B点时的速度为0D.l=25m答案:BCD解析:由于电场力做功,故小球的机械能不守恒,A项错误;重力和电场力的合力大小为(qE)2+(mg)2=2N,方向与竖直方向的夹角为45°斜向左下方,小球由O点到A点,重力和电场力的合力做的功最多,在A点时的动能最大,速度最大,B项正确;小球做周期性运动,在B点时的速度为0,C项正确;对小球由O点到A点的过程,由动能定理得2mgl=12m v2,沿OB方向建立x轴,垂直OB方向建立y轴,在x方向上由动量定理得q v y B1Δt=mΔv,累积求和,则有qB1l=m v,解得l=25m,D项正确.5.(多选)如图所示,平面直角坐标系的第二象限内(称为区域Ⅰ)存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场B1,一质量为m、带电荷量为+q的小球从A点以速度v0沿直线AO运动,AO与x轴负方向成37°角.在y轴与MN之间的区域Ⅱ内加一电场强度最小的匀强电场后,可使小球继续做直线运动到MN上的C点,MN与PQ之间区域Ⅲ内存在宽度为d的竖直向上匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场B2,小球在区域Ⅲ内做匀速圆周运动并恰好不能从右边界飞出,已知小球在C点的速度大小为2v0,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则下列结论正确的是()A .区域Ⅲ内匀强电场的场强大小E 3=mgqB .区域Ⅲ内匀强磁场的磁感应强度大小B 2=m v 0qdC.小球从A 到O 的过程中做匀速直线运动,从O 到C 的过程中做匀加速直线运动 D .区域Ⅱ内匀强电场的最小场强大小为E 2=4mg5q ,方向与x 轴正方向成53°角向上答案:ACD解析:小球在区域Ⅲ内做匀速圆周运动,有mg =qE 3,解得E 3=mgq ,A 项正确;因为小球恰好不从右边界穿出,小球运动轨迹如图所示,由几何关系得d =r +r sin 37°=85 r ,由洛伦兹力提供向心力得B 2q ×2v 0=m (2v 0)2r,解得B 2=16m v 05qd ,B 项错误;带电小球在第二象限内受重力、电场力和洛伦兹力做直线运动,三力满足如图所示关系所以小球从A 到O 的过程只能做匀速直线运动.区域Ⅱ中从O 到C 的过程,小球做直线运动电场强度最小,受力如图所示(电场力方向与速度方向垂直)所以小球做匀加速直线运动,由图知cos 37°=qE 2mg ,解得E 2=4mg5q ,方向与x 轴正方向成53°角向上,C 、D 两项正确.6.如图所示,一质量为m 、电荷量为q 的带正电小球(视为质点)套在长度为L 、倾角为θ的固定绝缘光滑直杆OP 上,P 端下方存在正交的匀强电场和匀强磁场,电场方向沿PO 方向,磁场方向垂直纸面水平向里.现将小球从O 端由静止释放,小球滑离直杆后沿直线运动,到达Q 点时立即撤去磁场,最终小球垂直打到水平地面上,重力加速度大小为g ,不计空气阻力.求:(1)电场的电场强度大小E 以及磁场的磁感应强度大小B ; (2)Q 点距离地面的高度h .答案:(1)mg sin θq ,mg cos θq 2gL sin θ(2)(sin θ+1sin θ)L 解析:(1)小球滑离直杆后进入叠加场,在叠加场内的受力情况如图所示,小球做匀速直线运动,根据几何关系有sin θ=Eqmg ,cos θ=q v B mg小球在直杆上时有L =v 22g sin θ解得E =mg sin θq ,B =mg cos θq 2gL sin θ(2)根据题意可知,当磁场撤去后,小球受重力和电场力作用,且合力的方向与速度方向垂直,小球做类平抛运动,水平方向有Eq cos θ=ma xv x =v cos θ-a x t竖直方向有mg -Eq sin θ=ma y h =v sin θ·t +12a y t 2当小球落到地面时,v x =0, 即v x =v cos θ-a x t =0 解得t =m vEqh =(sin θ+1sin θ)L7.[2024·湖北省鄂东南教育教学改革联盟联考]如图所示,在竖直平面内的直角坐标系xOy 中,y 轴竖直,第一象限内有竖直向上的匀强电场E 1、垂直于xOy 平面向里的匀强磁场B 1=4 T ;第二象限内有平行于xOy 平面且方向可以调节的匀强电场E 2;第三、四象限内有垂直于纸面向外的匀强磁场B 2=1063 T .x 、y 轴上有A 、B 两点,OA =(2+3 ) m ,OB=1 m .现有一质量m =4×10-3 kg ,电荷量q =10-3 C 的带正电小球,从A 点以速度v 0垂直x 轴进入第一象限,做匀速圆周运动且从B 点离开第一象限.小球进入第二象限后沿直线运动到C 点,然后由C 点进入第三象限.已知重力加速度为g =10 m/s 2,不计空气阻力.求:(1)第一象限内电场的电场强度E 1与小球初速度v 0的大小;(2)第二象限内电场强度E 2的最小值和E 2取最小值时小球运动到C 点的速度v C ; (3)在第(2)问的情况下,小球在离开第三象限前的最大速度v m . 答案:(1)40 N/C 2 m/s (2)20 N/C 26 m/s (3)46 m/s ,方向水平向左解析:(1)小球由A 点进入第一象限后,所受电场力与重力平衡 E 1q =mg 解得E 1=40 N/C 由几何关系得r +r 2-OB 2 =OA解得r =2 m小球做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,则有q v 0B 1=m v 20r解得v 0=2 m/s(2)由几何关系得:BC 与竖直方向夹角为θ=30°小球由B 到C 做直线运动,则电场力与重力的合力与v B 均沿BC 方向,当电场力与BC 垂直时,电场力有最小值qE 2min =mg sin θ解得E 2min =20 N/C 对小球有mg cos θ=ma 根据几何关系x BC =OB cos θ =233 m 根据速度位移关系式v 2C -v 20 =2ax BC代入数据得a =53 m/s 2 v C =26 m/s(3)小球进入第三象限后,在重力、洛伦兹力作用下做变加速曲线运动,把初速度v C 分解为v 1和v 2,其中v 1满足Bq v 1=mg解得v 1=mgB 2q =26 m/s方向水平向左 则v 2=26 m/s方向与x 轴正方向夹角为60°小球的实际运动可以分解为运动一:速度为v1=26m/s,水平向左,合力为B2q v1-mg=0的匀速直线运动.运动二:速度为v2=26m/s,顺时针旋转,合力为F洛=B2q v2的匀速圆周运动.当v1和v2的方向相同时合运动的速度最大,最大速度v m=v1+v2=46m/s 方向水平向左.。
带电粒子在电磁场中的运动-高中物理专题(含解析)引言本文将讨论带电粒子在电磁场中的运动,涉及到相关的物理概念和解析。
我们将从基本的概念开始,逐步深入探讨。
电磁场的基本概念电磁场是由电荷和电流所产生的。
对于静电场而言,电磁场的作用是通过电荷之间的相互作用传递力;而对于电流产生的磁场来说,电磁场的作用是通过磁力线的变化传递力。
在电磁场中,带电粒子受到电磁力的作用而运动。
带电粒子在电磁场中的运动方程带电粒子在电磁场中的运动方程可以由洛伦兹力得出。
洛伦兹力是指带电粒子在电磁场中所受的力,其方向垂直于粒子速度和磁场方向的平面。
洛伦兹力的大小与带电粒子的电荷量、速度以及磁场的强度有关。
带电粒子在电磁场中的运动方程可以表示为:F = q(E + v × B)其中,F是带电粒子所受的力,q是带电粒子的电荷量,E是电场强度,v是带电粒子的速度,B是磁场强度。
带电粒子在电磁场中的运动类型带电粒子在电磁场中的运动类型有很多种。
根据粒子速度和磁场方向的关系,可以将其分为以下几种情况:1. 带电粒子在电磁场中做匀速直线运动。
2. 带电粒子在电磁场中做匀速圆周运动。
3. 带电粒子在电磁场中做螺旋运动。
实例解析下面我们通过一个实例来解析带电粒子在电磁场中的运动。
假设我们有一个带正电荷的粒子,处于一个均匀磁场和一个均匀电场中。
该粒子以速度v在电场和磁场的交叉方向上运动。
根据洛伦兹力公式,该粒子在电磁场中所受的合力为:F = q(E + v × B)其中q为粒子的电荷量,E为电场强度,B为磁场强度。
根据合力的方向,我们可以确定粒子在电磁场中的运动类型。
具体的运动轨迹可通过求解运动方程得到。
结论带电粒子在电磁场中的运动是由洛伦兹力所驱动的。
根据粒子速度和磁场方向的关系,带电粒子可以做匀速直线运动、匀速圆周运动或螺旋运动。
通过解析带电粒子在电磁场中的运动,我们可以更好地理解电磁场对粒子的影响,为相关领域的研究和应用提供基础知识。
专题11 带电粒子在电磁场中的运动一.选择题1.【2019届模拟仿真卷】(多选)如图所示为两平行金属极板P 、Q ,在P 、Q 两极板上加直流电压U 0,极板Q 的正方形匀强磁场区域abcd ,匀强磁场的磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里。
P 极板上中心O 处有一粒子源,可发射出初速度为零、比荷为k 的带电粒子,Q 极板中心有一小孔,可使粒子射出后垂直磁场方向从a 点沿对角线ac 方向进入匀强磁场区域,则下列说法正确的是( )A .如果带电粒子恰好从d 点射出,则满足22012U kB L =B .如果带电粒子恰好从b 点射出,则粒子源发射的粒子可能带负电CD 【参考答案】ACD2.【江西省红色七校2019届高三第一次联考】(多选)如图所示,在直角三角形ABC 内充满垂直纸面向外的匀强磁场(图中未画出),AB 边长度为d ,π6B ∠=。
现垂直AB 边射入一群质量均为m 、电荷量均为q 、速度大小均为v 的带正电粒子,已知垂直AC 边射出的粒子在磁场中运动的时间为t ,而运动时间最长的粒子在磁场中的运动时间为43t (不计重力)。
则下列判断中正确的是( )A .粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4tB .该匀强磁场的磁感应强度大小为π2m qtC .粒子在磁场中运动的轨道半径为25dD 【参考答案】ABC3.【成都2019届摸底】(多选)如图,在x 轴上方存在方向垂直坐标平面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场,在x 轴下方存在方向垂直坐标平面向外、磁感应强度大小为2B 的匀强磁场。
一带负电的粒子(不计重力)从原点O 以与x 轴正方向成30°角的速度v 射入磁场,其在x 轴上方运动的半径为R 。
则( )A .粒子经偏转一定能回到原点OB .粒子完成一次周期性运动的时间为2π3R vC .粒子射入磁场后,第二次经过x 轴时与O 点的距离为3RD .粒子在x 轴上方和下方的磁场中运动的半径之比为1 : 2【参考答案】CD4.【2019德州质检】(多选)如图所示,以直角三角形AOC 为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B ,∠A =60°,AO =L ,在O 点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子(不计重力作用),粒子的比荷为q m ,发射速度大小都为v 0,且满足0qBL v m=。
6.如图所示,在坐标系xOy 中,第一象限内充满着两个匀强磁场a 和b ,OP 为分界线,倾角为37°,在区域a 中,磁感应强度为2B ,方向垂直于纸面向里;在区域b 中,磁感应强度为B ,方向垂直于纸面向外,P 点坐标为(4L,3L).一质量为m 、电荷量为q 的带正电的粒子从P 点沿y 轴负方向射入区域b ,经过一段时间后,粒子恰能经过原点O ,不计粒子重力.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)粒子从P 点运动到O 点的时间最少是多少?
(2)粒子运动的速度可能是多少?
答案:(1)
5360m qB π (2) 2512qBl nm
(n =1,2,3…)[
7.如图,在区域I (0≤x ≤d )和区域II (d ≤x ≤2d )内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小分别为B 和2B ,方向相反,且都垂直于Oxy 平面。
一质量为m 、带电荷量q (q >0)的粒子a 于某时刻从y 轴上的P 点射入区域I ,其速度方向沿x 轴正向。
已知a 在离开区域I 时,速度方向与x 轴正方向的夹角为30°;因此,另一质量和电荷量均与a 相同的粒子b 也从p 点沿x 轴正向射入区域I ,其速度大小是a 的1/3。
不计重力和两粒子之间的相互作用力。
求
(1)粒子a 射入区域I 时速度的大小;
(2)当a 离开区域II 时,a 、b 两粒子的y 坐标之差。
m
qBd v a 21= d y y b a )23(32-=-
8.如图所示,在第二象限和第四象限的正方形区域内分别存在着匀强磁场,磁感应强度均为B ,方向相反,且都垂直于xOy 平面.一电子由P (-d ,d )点,沿x 轴正方向射入磁场区域
Ⅰ.(电子质量为m ,电荷量为e ,sin 53°=45
) (1)求电子能从第三象限射出的入射速度的范围.
(2)若电子从(0,d 2)位置射出,求电子在磁场Ⅰ中运动的时间t .
(3)求第(2)问中电子离开磁场Ⅱ时的位置坐标.
答案 (1)eBd 2m <v <eBd m (2)53πm 180eB (3)(d ,34d -918d )
9.如图所示,三个同心圆是磁场的理想边界,圆1半径R 1=R 、圆2半径R 2=3R 、圆3半径R 3(R 3>R 2)大小未定,圆1内部区域磁感应强度为B ,圆1与圆2之间的环形区域是无场区,圆2与圆3之间的环形区域磁感应强度也为B 。
两个区域磁场方向均垂直于纸面向里。
t=0时一个质量为m ,带电量为+q (q >0)的离子(不计重力),从圆1上的A 点沿半径方向以速度m
qBR v 3=飞进圆1内部磁场。
问: (1)离子经多长时间第一次飞出圆1?
(2)离子飞不出环形磁场圆3边界,则圆3半径R 3至少为多大?
(3)在满足了(2)小题的条件后,离子自A 点射出后会在两个磁场不断地飞进飞出,从t=0开始到离子第二次回到A 点,离子运动的总时间为多少?
(4)在同样满足了(2)小题的条件后,若环形磁场方向为垂直于纸面向外,其它条件不变,从t=0开始到离子第一次回到A 点,离子运动的路径总长为多少?
答案:(1)
3m qB π (2)33R (3) ()1083m qB π+ (4)103(8)3
s R π=+
10.有空间存在着沿Oy正方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一群同种带电粒子(质量为m,电荷量为q)同时从坐标原点以不同的初速度V1、V2 、V3、V4……V N射出,这些初速之间的关系如图1所示,y方向的分速度为v0试证明这群粒子将会聚在一起,并求会聚点
的坐标?。