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带电粒子在电磁场中的运动(二轮专题)

1、如图所示,在纸面内建立直角坐标系xOy,第一、二象限存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。

质量均为m、电荷量分别为+q和一q的两个粒子(不计重力),从坐标原点O以相同的速度v先后射人磁场,v方向与x轴成θ=30°角,带正、负电的粒子在磁场中仅受洛仑兹力作用,则
A.带负电的粒子回到x轴时与O点的距离为
B.带正电的粒子在磁场中运动的时间为
C.两粒子回到x轴时的速度相同
D.从射入到射出磁场的过程中,两粒子所受洛仑兹力的总冲量相同
2、如图所示,S处有一电子源,可向纸面内任意方向发射电子,平板MN垂直于纸面,在纸面内的长度L =9.1cm,中点O与S间的距离d=4.55cm,MN与SO直线的夹角为θ,板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=2.0×10-4T,电子质量m=9.1×10-31kg,电量e=-1.6×10-19C,不计电子重力。

电子源发射速度v=1.6×106m/s的一个电子,该电子打在板上可能位置的区域的长度为l,则
A.θ=90°时,l=9.1cm B.θ=60°时,l=9.1cm
C.θ=45°时,l=4.55cm D.θ=30°时,l=4.55cm
3、如图所示,竖直平行线MN、PQ间距离为a,其间存在垂直纸面向里的匀强磁场(含边界PQ),磁感应强度为B,MN上O处的粒子源能沿不同方向释放比荷为q/m的带负电粒子,速度大小相等、方向均垂直磁场.粒子间的相互作用及重力不计.设粒子速度方向与射线OM夹角为θ ,当粒子沿θ=60°射入时,恰好垂直PQ射出.则
A.从PQ边界射出的粒子在磁场中运动的最短时间为
B.沿θ=120°射入的粒子,在磁场中运动的时间最长
C.粒子的速率为
D.PQ边界上有粒子射出的长度为
4、
5、如下图所示,在直角三角形
abc 区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁
场,磁感应强度大小为B ,∠a=60°,∠b=90°,边长ab=L 。

粒子源在b 点将带负电的粒子以大小、方向不同的速度射入磁场,已知粒子质量为m ,电荷量为q 。

则在磁场中运动时间最长的粒子中,速度最大值是
A 、 qBL/2m
B 、qBL/3m
C 、 B 3qL/2m
D 、B 3qL/3m
6、(12分)如图,直角坐标系第Ⅰ、Ⅱ象限存在方向垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m ,电量为+q 的粒子在纸面内以速度v 从-y 轴上的A 点(0,-L )射入,其方向+x 成30°角,粒子离开磁场后能回到A 点,(不计重力)。

求: (1)磁感应强度B 的大小;
(2)粒子从A 点出发到再回到A 点的时间。

f
4题图
7、如图所示,三角形AQC是边长为2L的等边三角形,P、D分别为AQ、AC的中点,在水平线QC下方是水平向左的匀强电场;区域I(梯形PQCD)内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,区域II(三角形APD)内有垂直纸面向里的匀强磁场,区域III(虚线PD之上,三角形APD以外)有垂直纸面向外的匀强磁场,区域II、III内磁感应强度大小均为5B,一带正电的粒子从Q点正下方、距离Q点为L的O点以某一
初速度射出,在电场力作用下从QC边中点N以速度
v垂直QC射入区域I,接着从P 点垂直AQ射入区域III,此后带电粒子经历一系列运动后又以原速率返回O点。

粒子重力忽略不计,求:
(1)该粒子的比荷q
m

(2)电场强度E及粒子从O点射出时初速度v的大小;
(3)粒子从O点出发到再次回到O点的整个运动过程中所经历的时间t。

6、题答案:
解:(1) OA =L ,∠OCA=30
则AC =2L ,半径r =C O '=23 L (2分)
∴根据Bqv =r m v 2
(2分) 则qL
mv qr mv B 63=
= (2分) (2)粒子在弧CD 中弧长为35r π, 则t 1=v
L
3310π(2分)
又t AC =t DA =
v
L
2(2分) ∴t 总=2t AC +t 1=
v
L )(33104π+(2分)
如图所示,在00x y a ≤≤≤、范围内有垂直于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
的带电粒子,他们的速度方向均在xOy 平面的第一象限内。

已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为T ,半径介于2a 到3a 之间,则下列说法正确的是
A .最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为
6T B .最后从磁场中飞出的粒子经历的时间大于6T
C .最先从磁场上边界飞出的粒子经历的时间为12T
D .最先从磁场上边界飞出的粒子经历的时间小于12
T
4、如图所示,半径为R 的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B 。

M 为磁场边界上一点,有无数个带电荷量为+q 、质量为m 的相同粒子(不计重力)在纸面内向各个方向以相同的速率通过M 点进入磁场,这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的3
1。

下列说法中正确的是
A.粒子从M 点进入磁场时的速率为m qBR
v
23=
B.粒子从M 点进入磁场时的速率为m
qBR v =
C. 若将磁感应强度的大小增加到
B 3,则粒子射出边界的圆弧长度变为原来的
2
1
D. 若将磁感应强度的大小增加到B 2
6
,则粒子射出边界的圆孤长度变为原来的31
7、(18分)如图所示,圆心为O 、半径为R 的圆形磁场区域中存在垂直纸面向外的匀强磁
场,以圆心O 为坐标原点建立坐标系,在y=-3R 处有一垂直y 轴的
固定绝缘挡板,一质量为m 、带电量为+q 的粒子,与x 轴成60°角从M 点(-R ,0)以初速度v0斜向上射入磁场区域,经磁场偏转后由N 点离开磁场(N 点未画出)恰好垂直打在挡板上,粒子与挡板碰撞后原速率弹回,再次进入磁场,最后离开磁场。

不计粒子的重
力,求:
(1)磁感应强度B 的大小; (2)N 点的坐标;
(3)粒子从M 点进入磁场到最终离开磁场区域运动的总时间。

24.在水平面上,平放一半径为R 的光滑半圆管道,管道处在方向竖直、磁感应强度为B
的匀强磁场中,另有一个质量为m 、带电量为+q 的小球。

(1)当小球从管口沿切线方向以某速度射入,运动过程中恰不受管道侧壁的作用力,求此速度v 0;
(2)现把管道固定在竖直面内,且两管口等高,磁场仍保持和
管道平面垂直,如图所示,空间再加一个水平向右、场强mg
E q
的匀强电场(未画出),若小球仍以v 0的初速度沿切线方向从左 边管口射入,求小球:①运动到最低点的过程中动能的增量; ②在管道运动全程中获得的最大速度.。

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