1、弹性挡板围成边长为L= 100cm的正方形abcd,固定在光滑的水平面上,匀强磁场竖直向下,磁感应强度为B = 0。
5T,如图所示. 质量为m=2×10-4kg、带电量为q=4×10—3C的小球,从cd边中点的小孔P处以某一速度v垂直于cd边和磁场方向射入,以后小球与挡板的碰撞过程中没有能量损失.(1)为使小球在最短的时间内从P点垂直于dc射出来,小球入射的速度v1是多少?(2)若小球以v2 = 1 m/s的速度入射,则需经过多少时间才能由P点出来?2、如图所示,在区域足够大空间中充满磁感应强度大小为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里。
在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L的等边三角形框架DEF, DE中点S处有一粒子发射源,发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE 边向下,如图(a)所示。
发射粒子的电量为+q,质量为m,但速度v有各种不同的数值。
若这些粒子与三角形框架碰撞时均无能量损失,并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边。
试求:(1)带电粒子的速度v为多大时,能够打到E点?(2)为使S点发出的粒子最终又回到S点,且运动时间最短,v应为多大?最短时间为多少?(3)若磁场是半径为a的圆柱形区域,如图(b)所示(图中圆为其横截面),圆柱的轴线通过等边三角形的中心O,且a=)10133(L。
要使S点发出的粒子最终又回到S点,带电粒子速度v的大小应取哪些数值?3、在直径为d的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于圆面指向纸外.一电荷量为q,质量为m的粒子,从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场,其速度大小为v0,方向与AC成α.若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上D点,AD与AC的夹角为β,如图所示.求该匀强磁场的磁感强度B的大小?4、如图所示,真空中有一半径为R的圆形磁场区域,圆心为O,磁场的方向垂直纸面向内,磁感强度为B,距离O为2R处有一光屏MN,MN垂直于纸面放置,AO过半径垂直于屏,延长线交于C.一个带负电粒子以初速度v0沿AC方向进入圆形磁场区域,最后打在屏上D点,DC相距23R,不计粒子的重力.若该粒子仍以初速v0从A点进入圆形磁场区域,但方向与AC成600角向右上方,粒子最后打在屏上E点,求粒子从A到E所用时间?a bcdAFD(a)(b)5、如图所示,3条足够长的平行虚线a 、b 、c ,ab 间和bc 间相距分别为2L 和L,ab 间和bc 间都有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度分别为B 和2B 。
质量为m ,带电量为q 的粒子沿垂直于界面a 的方向射入磁场区域,不计重力,为使粒子能从界面c 射出磁场,粒子的初速度大小应满足什么条件?6、如图所示宽度为d 的区域上方存在垂直纸面、方向向内、磁感应强度大小均为B 的匀强磁场,现有一质量为m ,带电量为+q 的粒子在纸面内以速度v 从此区域下边缘上的A 点射入,其方向与下边缘线成30°角,试求当v 满足什么条件时,粒子能回到A ?7、在受控热核聚变反应的装置中温度极高,因而带电粒子没有通常意义上的容器可装,而是由磁场将带电粒子的运动束缚在某个区域内。
现有一个环形区域,其截面内圆半径R 1=33m ,外圆半径R 2=1.0m ,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场(如图所示)。
已知磁感应强度B =1。
0T,被束缚带正电粒子的荷质比为m q=4.0×107C/kg,不计带电粒子的重力和它们之间的相互作用.⑴若中空区域中的带电粒子由O 点沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v 0?⑵若中空区域中的带电粒子以⑴中的最大速度v 0沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从刚进入磁场某点开始到第一次回到该点所需要的时间?8、空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B ,一带电量为+q 、质量为m 的粒子,在P 点以某一初速开始运动,初速方向在图中纸面内如图中P 点箭头所示。
该粒子运动到图中Q 点时速度方向与P 点时速度方向垂直.如图中Q 点箭头所示。
已知P 、Q 间的距离为L.若保持粒子在P 点时的速度不变,而将匀强磁场换成匀强电场,电场方向与纸面平行且与粒子在P 点时的速度方向垂直,在此电场作用下粒子也由P 点运动到Q 点。
不计重力。
求:⑴电场强度的大小.⑵两种情况中粒子由P 运动到Q 点所经历的时间之差?2L Lv 0 B2B a b c d300v APQ9、如图所示,一个质量为m,带电量为+q 的粒子以速度v0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300.粒子的重力不计,试求:(1)圆形匀强磁场区域的最小面积? (2)粒子在磁场中运动的时间? (3)b 到O 的距离?10、纸平面内一带电粒子以某一速度做直线运动,一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面平行的金属板间,两金属板带等量异种电荷,粒子在两板间经偏转后恰从下板右边缘飞出。
已知带电粒子的质量为m ,电量为q ,重力不计.粒子进入磁场前的速度方向与带电板成θ= 60°角,匀强磁场的磁感应强度为B ,带电板板长为L,板距为d,板间电压为U ,试解答: ⑴上金属板带什么电?⑵粒子刚进入金属板时速度为多大? ⑶圆形磁场区域的最小面积为多大?11、如图所示,在y 〉0的区域内有沿y 轴正方向的匀强电场,在y 〈0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。
一电子(质量为m 、电量为e )从y 轴上A 点以沿x 轴正方向的初速度v 0开始运动。
当电子第一次穿越x 轴时,恰好到达C 点;当电子第二次穿越x 轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x 轴时,恰好到达D 点。
C 、D 两点均未在图中标出。
已知A 、C 点到坐标原点的距离分别为d 、2d.不计电子的重力.求(1)电场强度E 的大小?(2)磁感应强度B 的大小? (3)电子从A 运动到D 经历的时间t ?12、如图所示,在半径为R 的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C 与平行金属板M 、N 相通.两板间距离为d,两板与电动势为E 的电源连接,一带电量为-q 、质量为m 的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C 点正下方紧靠N 板的A 点,经电场加速后从C 点进入磁场,并以最短的时间从C 点射出。
已知带电粒子与筒壁的 碰撞无电荷量的损失,且碰撞后以原速率返回.求: ⑴筒内磁场的磁感应强度大小?⑵带电粒子从A 点出发至重新回到A 点射出所经历的时间?13、如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。
左侧匀强电场的场强大小为E 、方向水平向右,电场宽度为L ;中间区域和右侧匀强磁场的磁感应强度大小均为B ,方向分别垂直纸面向外和向里。
一个质量为m 、电量为q 、不计重力M Nv的带正电的粒子从电场的左边缘的O 点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O 点,然后重复上述运动过程。
求:(1)中间磁场区域的宽度d ?(2)带电粒子从O 点开始运动到第一次回到O 点所用时间t ?14、如图所示,粒子源S 可以不断地产生质量为m 、电荷量为+q 的粒子(重力不计).粒子从O 1孔漂进(初速不计)一个水平方向的加速电场,再经小孔O 2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B 1,方向如图.虚线PQ 、MN 之间存在着水平向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B 2.有一块折成直角的硬质塑料板abc (不带电,宽度很窄,厚度不计)放置在PQ 、MN 之间(截面图如图),a 、c 两点恰在分别位于PQ 、MN 上,ab=bc=L ,α= 45°.现使粒子能沿图中虚线O 2O 3进入PQ 、MN 之间的区域. (1) 求加速电压U 1?(2) 假设粒子与硬质塑料板相碰后,速度大小不变,方向变化遵守光的反射定律.粒子在PQ 、MN 之间的区域中运动的时间和路程分别是多少?15、如图所示,K 与虚线MN 之间是加速电场。
虚线MN 与PQ 之间是匀强电场,虚线PQ 与荧光屏之间是匀强磁场,且MN 、PQ 与荧光屏三者互相平行。
电场和磁场的方向如图所示.图中A 点与O 点的连线垂直于荧光屏。
一带正电的粒子从A 点离开加速电场,速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场,在离开偏转电场后进入匀强磁场,最后恰好垂直地打在荧光屏上。
已知电场和磁场区域在竖直方向足够长,加速电场电压与偏转电场的场强关系为U=21Ed ,式中的d 是偏转电场的宽度,磁场的磁感应强度B 与偏转电场的电场强度E 和带电粒子离开加速电场的速度v 0关系符合表达式v 0=B E,若题中只有偏转电场的宽度d 为已知量,则:(1)画出带电粒子轨迹示意图; (2)磁场的宽度L 为多少?(3)带电粒子在电场和磁场中垂直于v0方向的偏转距离分别是多少?16、在如图所示的直角坐标中,x 轴的上方有与x 轴正方向成45°角的匀强电场,场强的大小为E =2×104V/m 。
x 轴的下方有垂直于xOy 面的匀强磁场,磁感应强度的大小为 B =2×10-2T 。
把一个比荷为q/m=2×108C/㎏的正电荷从坐标为(0,1.0)的A 点处由静止释放。
电荷所受的重力忽略不计,求: ⑴电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间t; ⑵电荷在磁场中的轨迹半径;⑶电荷第三次到达x 轴上的位置。
+ + + + + + + +SO 1 O 2B 2 B 1 U 11E PQ ab c α - - - - - - -α O 3 x /m y /m O 1 BE-2 2 1 —1 45° AE B B EL17、如图所示,与纸面垂直的竖直面MN 的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E=2。
5×102N/C 的匀强电场(上、下及左侧无界).一个质量为m=0。
5kg 、电量为q=2.0×10—2C 的可视为质点的带正电小球,在t=0时刻以大小为v 0的水平初速度向右通过电场中的一点P ,当t=t 1时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D 点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD 间距为L ,D 到竖直面MN 的距离DQ 为L/π.设磁感应强度垂直纸面向里为正.(g=10m/s 2) (1)如果磁感应强度B 0为已知量,试推出满足条件时t 1的表达式(用题中所给物理量的符号表示)? (2)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动。