如图所示,在石轴上方存在匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向内。在x轴下方存在匀强电场,方向竖直向上。一个质量为m,电荷量为q,重力不计的带正电粒子从y轴上的a(h、0)点沿y正方向以某初速度开始运动,一段时间后,粒子与x轴正方向成45°进入电场,再次经过y轴的b点时速度方向恰好与y轴垂直。求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径厂和速度大小v1;
(2)匀强电场的电场强度大小E;
(3)粒子从开始到第三欢经过x轴的时间t总
(18分)在竖直平面内,以虚线为界分布着如图所示的匀强电场和足够大的匀强磁场,各区域磁场的磁感应强度大小均为,匀强电场方向竖直向下,大小为,倾斜虚线与轴之间的夹角为60°,竖直虚线与轴的交点为点.一带正电的粒子从点以速度与轴成30o角射入左侧磁场,划过一段圆弧后粒子穿过倾斜虚线进入匀强电场,经电场偏转后恰好从A点射出进入右侧轴下方磁场区域.已知带正电粒子的电荷量为,质量为(粒子重力忽略不计).求:
(1)带电粒子通过倾斜虚线时的位置坐标;
(2)粒子到达点时速度的大小和方向以及匀强电场的宽度;
(3)若在粒子从点出发的同时,一不带电的粒子从点以速度沿轴正方向匀速运动,最终两粒子相碰,求粒子速度的可能值.
现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。在真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,电场和磁场的宽度均为d。电场强度为E,方向水平向右;磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直,一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放,粒子始终在电场、磁场中运动,不计粒子重力及运动时的电磁辐射
(1)求粒子在第2层磁场中运动时速度 的大小与轨迹半径 ;
(2)粒子从第n层磁场右侧边界穿出时,速度的方向与水平方向的夹角为 ,试求 ;
(3)若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出,试问在其他条件不变的情况下,也进入第n层磁场,但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界,请简要推理说明之。
如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间有垂直纸面向里磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,与两板及左侧边缘线相切。一个带正电的粒子(不计重力)沿两板间中心线O1O2从左侧边缘O1点以某一速度射入,恰沿直线通过圆形磁场区域,并从极板边缘飞出,在极板间运动时间为t0。若撤去磁场,粒子仍从O1点以相同速度射入,则经t0/2时间打到极板上。
(1)求粒子的初速度v0和两极板间电压U;
(2)若两极板不带电,保持磁场不变,该粒子仍沿中心线O1O2从O1点射入,欲使粒子从两板间飞出,求射入的速度应满足条件。(已知tan2θ =2tanθ/(1-tan2θ)
在如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为B,x轴下方有一匀强电场,电场强度的大小为E,方向与y轴的夹角θ为45o且斜向上方。现有一质量为m电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点进入电场区域,该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为45o。 不计离子的重力,设磁场区域和电场区域足够大。求:
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(1)C点的坐标;
(2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间;如图所示,在平面坐标系xOy内,第二三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,第一四象限内存在半径为L的圆形匀强磁场,磁场圆心在M(L,0)点,磁场方向垂直于坐标平面向外,一带正电的粒子从第三象限中的Q(-2L,-L)点以速度沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,从P(2L,0)点射出磁场,不计粒子重力,求:
(1)电场强度与磁感应强度大小之比。
(2)粒子在磁场与电场中运动时间之比。
如图,真空室内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大小,磁场内有一块平面感光板,板面与磁场方向平行,在距的距离处,有一个点状的放射源S,它向各个方向发射粒子,粒子的速度都是,已知粒子的电荷与质量之比,现只考虑在图纸平面中运动的粒子,求上被粒子打中的区域的长度。
如图所示,两个同心圆,半径分别为r和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.圆心O处有一放射源,放出粒子的质量为m,带电荷量为q,假设粒子速度方向都和纸面平行, 不计粒子重力。
(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向,OA与初速度方向夹角为60°,要想使该粒子经过磁场第一次通过A点,则初速度的大小是多少?
(2)要使粒子不穿出环形区域,则粒子的初速度不能超过多少?
如图所示装置中,区域Ⅰ中有竖直向上的匀强电场,电场强度为E,区域Ⅱ内有垂直纸面向外的水平匀强磁场,磁感应强度为B。区域Ⅲ中有垂直纸面向里的水平匀强磁场,磁感应强度为2B。一质量为m、带电量为q的带负电粒子(不计重力)从左边界O点正上方的M点以速度v0水平射入电场,经水平分界线OP上的A点与OP成60°角射入Ⅱ区域的磁场,并垂直竖直边界CD进入Ⅲ区域的匀强磁场中。求:
(1)粒子在Ⅱ区域匀强磁场中运动的轨道半径
(2)O、M间的距离
(3)粒子从M点出发到第二次通过CD边界所经历的时间
真空中有如图所示矩形区域,该区域总高度为2h、总宽度为4h,其中上半部分有磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场,下半部分有竖直向下的匀强电场,x轴恰为水平分界线,正中心恰为坐标原点O.在x=2.5h处有一与x轴垂直的足够大的光屏(图中未画出).质量为m、电荷量为q的带负电粒子源源不断地从下边界中点P由静止开始经过匀强电场加速,通过坐标原点后射入匀强磁场中.粒子间的相互作用和粒子重力均不计.
(1)若粒子在磁场中恰好不从上边界射出,求加速电场的场强E;
(2)若加速电场的场强E为(1)中所求E的4倍,求粒子离开磁场区域处的坐标值;
(3)若将光屏向x轴正方向平移,粒子打在屏上的位置始终不改变,则加速电场的场强E′多大?粒子在电场和磁场中运动的总时间多大?
如图所示,一个圆形有界匀强磁场半径为,磁场方向垂直纸面向外,一个质量为,带电量为的带正电的粒子(重力不计)由点沿水平方向以速度正对圆心射入有界磁场区域,从点射出时速度方向偏转了。求:
(1)该磁场的磁感应强度?
(2)若要把该磁场去掉,换成竖直向下的匀强电场,要求该粒子依然从点射出,请计算计算电场强度与磁感应强度的比值?
如图所示,在平面直角坐标系xoy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m=5.0×10﹣8kg、电量为q=1.0×10﹣6C的带电粒子,从静止开始经U0=10V的电压加速后,从P点沿图示方向进入磁场,已知OP=30cm,(粒子重力不计,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)带电粒子到达P点时速度v的大小
(2)若磁感应强度B=2.0T,粒子从x轴上的Q点离开磁场,求QO的距离
(3)若粒子不能进入x轴上方,求磁感应强度B'满足的条件.
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O的圆形匀强磁场区域,磁场方向于垂直坐标平面向里。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:
⑴磁场的磁感应强度大小;
⑵磁场区域的圆心O1的坐标;
⑶电子在磁场中运动的时间。
“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化如下:如图1所示,辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面,圆心为O,外圆弧面AB的半径为L,电势为φ1,内圆弧面CD的半径为,电势为φ2。足够长的收集板MN平行边界ACDB,O到MN板的距离OP=L。假设太空中漂浮着质量为m,电量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到AB圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。
(1)求粒子到达O点时速度的大小;
(2)如图2所示,在边界ACDB和收集板MN之间加一个半圆形匀强磁场,圆心为O,半径为L,方向垂直纸面向内,则发现从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后有2/3能打到MN板上(不考虑过边界ACDB的粒子再次返回),求所加磁感应强度的大小;
(3)同上问,从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后均不能到达收集板MN,求磁感应强度所满足的条件。试写出定量反映收集板MN上的收集效率η与磁感应强度B的关系的相关式子。
试题篮
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