高中物理α粒子散射实验综合题

如图8所示，直线MN的上侧有垂直于纸面向里的有界匀强磁场，磁场的上边界与MN平行，磁感应强度为B. 质量为m，带电量为-q的粒子以速度v从MN上的p点射入磁场，入射方向与MN间夹角为θ.沿MN方向磁场范围足够大，要使粒子能从MN上的某点射出磁场，磁场上边界到下边界MN的距离至少应为多大?

长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图7所示，磁感应强度为B，板间距离也为L，两极板不带电，现有质量为m电量为q的带负电粒子（不计重力）从左边极板间中点处垂直磁感线以水平速度v射入磁场，欲使粒子打到极板上，求初速度的范围。

如图所示，一质量为m，带电荷量为+q的粒子以速度从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为30°，同时进入场强为E、方向沿x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中，通过了b点正下方的c点，如图所示．粒子的重力不计，试求：
⑴圆形匀强磁场的最小面积．
⑵粒子在磁场中运动的时间.
⑶c点到b点的距离d．

图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B．一带电粒子从平板上的狭缝。处以垂直于平板的初速度v射入磁场区域，最后到达平板上的P点．已知B、v以及P点到O点的距离，不计重力．
                               
(1)求此粒子的比荷．
(2)计算此粒子从O点运动到P点所用的时间．

如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子（不计重力），从A点以速度v₀垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出，已知∠AOB=120°，求该带电粒子在磁场中运动的时间。

如图所示质量m=1.0×10^－4kg的小球放在绝缘的水平面上，小球带电量q=2.0×10^－4C，小球与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，外加匀强电场E=5V/m,匀强磁场B=2T，方向垂直纸面向外，小球从静止开始运动，求小球的最大加速度和可能达到的最大速度？（g=10m/s）

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P、Q之间的距离L.

如图所示，在xoy平面内有很多质量为m、电量为e的电子，从坐标原点O不断以相同的速率V0沿不同方向平行xoy平面射入第I象限。现加一垂直xoy平面向里、磁感强度为B的匀强磁场，要求这些入射电子穿过磁场都能平行于x轴且沿X轴正方向运动。求符合条件的磁场的最小面积。（不考虑电子之间的相互作用）

如图15所示，一束电子(电量为e)以速度V垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是，穿透磁场的时间是 。

（1）求两粒子在磁场中运动的时间之比；
（2）求两粒子在磁场中的运动速率之比；
（3）求两粒子在磁场中运动的向心加速度之比。

一个质量为m，带电量为q的带正电粒子(不计重力)，从O点处沿+y方向以初速v₀射入一个边界为矩形的匀强磁场中，磁场方向垂直于xy平面向里，它的边界分别是y=0、y=a，x=-1.5A．x=1.5a,如图所示．改变磁感强度B的大小，粒子可从磁场的不同边界面射出，并且射出磁场后偏离原来速度方向的角度θ会随之改变．试讨论粒子可以从哪几个边界面射出，从这几个边界面射出时磁感强度B的大小及粒子的偏转最大角度θ各在什么范围内？

如图所示，有两个磁感强度均为B、但方向相反的匀强磁场，OP是它们的分界面．有一束电量均为q、但质量不全相同的带电粒子，经过相同的电场加速后，从O处沿与OP和磁场都垂直的方向进入磁场，在这束粒子中有一些粒子的轨迹如图所示．已知OP=L，加速电场的电势差为U，重力不计，问：

(1)按图示的轨迹到达P点的每个粒子的质量m为多大?
(2)在这束粒子中，质量为多少m的粒子也可能到达P点?
(3)若将两磁场磁感强度的大小都减为原来的一半，则这束粒子中，质量为多少m的粒子仍可能到达P点?
 

y轴右方有方向垂直于纸面的匀强磁场。一个质量为m，电量为q的质子以速度v水平向右通过x轴上P点，最后从y轴上的M点射出磁场。已知M点到原点O的距离为H，质子射出磁场时速度方向与y轴负方向夹角θ=30°，求

(1)磁感强度大小和方向。
(2)适当的时候，在y轴右方再加一个匀强电场就可以使质子最终能沿y轴正方向作匀速直线运动。从质子经过P点开始计时，再经多长时间加这个匀强电场？电场强度多大？方向如何？
 

如图所示的装置中，N为水平放置的金属网板，M为与之平行的金属板，MN相距4.5cm，两板间电压=2.30V，网板上方为垂直纸面大小为6.28×T的匀强磁场，P与S正对．设想在某一时刻，一个自由电子从P点由静止开始运动，并穿过网板最后到达S'，已知SS'相距3.27×m，设自由电子始终不会被吸附，整个装置放在真空中．求该自由电子从P第一次到达S'所需的时间．(电子荷质比e/m=1.76×C/kg)

 

如图所示，直径AD=d的圆形区域内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，已知∠MAD=∠NAD=30°，有一个不计重力，质量为m，带电量为q的正电荷，以从A点沿AD射入磁场．求：

(1)欲使带电粒子打在M点，磁感强度B的大小和方向
(2)要使该粒子能打在MN弧上，磁感强度B应满足什么条件?