3 带电粒子在匀强磁场中的运动 知识点题库

在图中,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同,则电子将(  )

A . 沿路径a运动,轨迹是圆 B . 沿路径a运动,轨迹半径越来越大 C . 沿路径a运动,轨迹半径越来越小 D . 沿路径b运动,轨迹半径越来越小
阴极射线从阴极射线管中的阴极发出,在其间的高电压下加速飞向阳极,如图所示.若要使射线向上偏转,所加磁场的方向应为(  )

A . 平行于纸面向左 B . 平行于纸面向上 C . 垂直于纸面向外 D . 垂直于纸面向里

如图所示,图面内有竖直线DD',过DD'且垂直于图面的平面将空间分成I、II两区域。区域I有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直图面的匀强磁场B(图中未画出);区域II有固定在水平面上高 h=2l 、倾角 的光滑绝缘斜面,斜面顶端与直线DD'距离 s=4l ,区域II可加竖直方向的大小不同的匀强电场(图中未画出);C点在DD'上,距地面高 H=3l 。零时刻,质量为m、带电荷量为q的小球P在K点具有大小 、方向与水平面夹角 的速度,在区域I内做半径 的匀速圆周运动,经C点水平进入区域II。某时刻,不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放,在某处与刚运动到斜面的小球P相遇。小球视为质点,不计空气阻力及小球P所带电量对空间电磁场的影响。l已知,g为重力加速度。

  1. (1) 求匀强磁场的磁感应强度的大小;

  2. (2) 若小球A、P在斜面底端相遇,求释放小球A的时刻tA

  3. (3) 若小球A、P在时刻 (β为常数)相遇于斜面某处,求此情况下区域II的匀强电场的场强E,并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向。

如图所示,质量、速度和电量均不完全相同的正离子垂直于匀强磁场和匀强电场的方向飞入,匀强磁场和匀强电场的方向相互垂直.离子离开该区域时,发现有些离子保持原来的速度方向并没有发生偏转.如果再让这些离子进入另一匀强磁场中,发现离子束再分裂成几束.这种分裂的原因是离子束中的离子一定有不同的(   )


A . 质量 B . 电量 C . 速度 D . 荷质比

如图所示,在0≤x≤ a,0≤y≤a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处有一个粒子源,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),它们的速度方向均在xoy平面内的第一象限,且与y轴正方向的夹角分布在0~90°范围内,速度大小不同,且满足 ≤v≤ ,已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T,则下列说法正确的是(   )

A . 所有粒子在磁场中运动经历最长的时间为 B . 所有粒子在磁场中运动经历最长的时间小于 C . 从磁场上边界飞出的粒子经历最短的时间小于 D . 从磁场上边界飞出的粒子经历最短的时间为

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.求:

  1. (1) 粒子经电场加速后,进入磁场时速度的大小;

  2. (2) 匀强磁场的磁感应强度B的大小;

  3. (3) 粒子从A点出发到N点离开磁场经历的时间.

如图所示,在xOy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场.初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电场加速后,从x轴上的A点垂直x轴进入磁场区域,经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域,在电场中偏转并击中x轴上的C点.已知OA=OC=d.求电场强度E和磁感应强度B的大小(粒子的重力不计).

一带正电荷的小球沿光滑、水平、绝缘的桌面向右运动,如图所示,速度方向垂直于一匀强磁场,飞离桌面后,最终落在地面上.设飞行时间为t1、水平射程为s1、着地速率为v1;现撤去磁场其它条件不变,小球飞行时间为t2、水平射程为s2、着地速率为v2 . 则有(   )

A . v1=v2 B . v1>v2 C . s1=s2 D . t1<t2
一个带电粒子(不计重力)从容器A下方的小孔S1射入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为0,然后经过S2沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场,最后打到照片底片D上,虚线为某粒子的运动轨迹,由图可知(   )

A . 此粒子带负电 B . 下极板比上极板电势高 C . 若只增大加速电压U,则半径r变大 D . 若只增大入射粒子的质量,则半径r变大
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。
一个质量为m、电荷量为q的粒子,从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场,其初速度几乎为零,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(如图).

  1. (1) 求粒子进入磁场时的速率.
  2. (2) 求粒子在磁场中运动的轨道半径.
如图所示,正方形abcd区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场,O点是cd边的中点。一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下,从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入磁场,经过时间t0刚好从c点射出磁场。现让该粒子从O点沿纸面以与Od成30o角的方向,分别以大小不同的速率射入磁场,则关于该粒子在磁场中运动的时间t和离开正方形区域位置,下列分析正确的是(   )

A . ,则它一定从dc边射出磁场 B . ,则它一定从cb边射出磁场 C . ,则它一定从ba边射出磁场 D . ,则它一定从da边射出磁场
如图所示,质量为m、电荷量为q的微粒,在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )

A . 该微粒带负电,电荷量q= B . 若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子,分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直,它们均做匀速圆周运动 C . 如果分裂后,它们的荷质比相同,而速率不同,那么它们运动的轨道半径一定不同 D . 只要一分裂,不论它们的荷质比如何,它们都不可能再做匀速圆周运动
如图所示,在y轴的右侧存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,在x轴的上方有一平行板式加速电场.有一薄绝缘板放置在y轴处,且与纸面垂直.现在一质量为m、电荷量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速,然后以垂直于板的方向沿直线从A处穿过绝缘板,而后从x轴上的D处以与x轴负向夹角为30°的方向进入第四象限,此时再加一匀强电场,使粒子能沿直线从D点到达y轴上的C点.已知OD长为l,不计粒子的重力.求:

  1. (1) 粒子射入绝缘板之间的速度;
  2. (2) 粒子经过绝缘板时损失了多少动能;
  3. (3) 所加匀强电场的电场强度的大小及方向;
  4. (4) 带电粒子在y轴的右侧运行的总时间.
如图所示,在光滑的水平地面上建立直角坐标系xOy,0<x<2L的区域内有一沿y轴正方向的匀强电场,x>2L的区域内有一竖直向上的匀强磁场。x轴的负半轴上固定一 弹射装置,弹簧的自由端刚好位于坐标原点。某时刻,将一带正电的小球压缩弹簧装入弹射装置,小球被弹射后以速度v0进入电场;之后的另一时刻,另一质量相同的带负电小球也被弹射后以同样的速度进入电场,其进入磁场边界时的坐标为(2L,- L)。负电小球所带电荷量大小是正电小球的3倍,它们在磁场中分别运动半周后在某点相遇,不计两小球之间的相互作用,求:

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  1. (1) 负电小球进入磁场边界时速度方向与y轴负方向的夹角;
  2. (2) 两小球在磁场中相遇时的位置坐标;
  3. (3) 两小球先后进入电场的时间差。
如图甲所示,以两虚线 M、N 为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的电场,M、N间电压UMN的变化图像如图乙所示,电压的最大值为 U0、周期为 T0;M、N 两侧为相同的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B,t=0 时,将一带正电的粒子从边界线 M上的A处由静止释放,经电场加速后进入磁场,粒子在磁场中做圆周运动的周期也为T0。两虚线 M、N间宽度很小,粒子在其间的运动时间不计,也不考虑粒子所受的重力。

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  1. (1) 求该粒子的比荷
  2. (2) 求粒子第 1 次和第4次到达磁场区域Ⅰ的左边界线 N 的两位置间的距离Δd;
  3. (3) 若粒子的质量增加为 倍,电荷量不变,t=0时,将其在 A 处由静止释放,求 t=2T0 时粒子的速度。
如图所示,C、D、E、F、G是圆上的等分点,O为圆心,五角星顶角为36°。圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。质量为m,电荷量为-q的粒子(重力不计)以不同速率沿DG方向从D点射入磁场,则从F点射出的粒子(   )

A . 一定经过O点 B . 不一定经过O点 C . 在磁场中运动的时间为 D . 在磁场中运动的时间为
在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从y轴正半轴上的M点以速度 垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示。不计粒子的重力,求:

  1. (1) P点到坐标原点O的距离y;
  2. (2) 匀强电场的场强E。
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,M、N之间的距离为L,小球过M点时的速度方向与x轴的方向夹角为 , 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点抛出时初速度的大小;
  3. (3) 小球从A点运动到N点的时间t。
如图所示,竖直平面内有一 平面直角坐标系,第一、第四象限中存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小记为B(B未知)。坐标原点O处有一放射源,放射源可以源源不断向一、四象限180°范围内均匀地辐射出质量为m、电荷量为q的正离子。在y轴上固定一能吸收离子的收集板 ,M点坐标为 ,N点坐标为 ,当辐射的离子速率为 时离子打在收集板上的位置最远到N点,最近到M点。不计离子的重力影响及离子间的相互影响,求:
  1. (1) 恰好打到M点的离子在磁场中运动的时间;
  2. (2) 能打到收集板上的离子数占辐射总数的比例。