组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在磁场中的运动 > 带电粒子在有边界磁场中运动 > 带电粒子在直边界磁场中运动
题型:解答题 难度:0.15 引用次数:914 题号:11480261
某科研小组设计了一个粒子探测装置。如图甲所示,一个截面半径为R的圆筒(筒长大于2R)水平固定放置,筒内分布着垂直于轴线的水平方向匀强磁场,磁感应强度大小为B。图乙为圆筒的入射截面,图丙为竖直方向过筒轴的切面。质量为m、电荷量为q的正离子以不同的初速度垂直于入射截面射入筒内。圆筒内壁布满探测器,可记录粒子到达筒壁的位置。筒壁上的P点和Q点与入射面的距离分别为R和2R。(离子碰到探测器即被吸收,忽略离子间的相互作用)
(1)离子从O点垂直射入,偏转后到达P点,求该入射离子的速度v0
(2)离子从OC线上垂直射入,求位于Q点处的探测器接收到的离子的入射速度范围;
(3)若离子以第(2)问求得范围内的速度垂直入射,从入射截面的特定区域入射的离子偏转后仍能到达距入射面为2R的筒壁位置,画出此入射区域的形状并求其面积。

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解答题 | 困难 (0.15)
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【推荐1】如图所示,两块平行金属极板MN水平放置,板长L =1m。间距d = m,两金属板间电压UMN = 1×104 V;在平行金属板右侧依次存在ABC和FGH两个全等的正三角形区域,正三角形ABC内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1,三角形的上顶点A与上金属板M平齐,BC边与金属板平行,AB边的中点P恰好在下金属板N的右端点;正三角形FGH内存在垂直纸面向外的匀强磁场B2,已知A、F、G处于同一直线上。B、C、H也处于同一直线上。AF两点距离为m。现从平行金属极板MN左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电粒子,粒子质量m = 3×10-10 kg,带电量q = +1×10-4 C,初速度v0 = 1×105 m/s。

(1)求带电粒子从电场中射出时的速度v的大小和方向;
(2)若带电粒子进入中间三角形区域后垂直打在AC边上,求该区域的磁感应强度B1
(3)若要使带电粒子由FH边界进入FGH区域并能再次回到FH界面,求B2应满足的条件。
2016-12-08更新 | 1813次组卷
解答题 | 困难 (0.15)
【推荐2】如图a所示,O为加速电场上极板的中央,下极板中心有一小孔O′,OO′在同一竖直线上。空间分布着有理想边界的匀强磁场,其边界MNPQ(加速电场的下极板与边界MN重合)。将匀强磁场分为Ⅰ、Ⅱ两个区域,Ⅰ区域高度为d,Ⅱ区域的高度足够大,两个区域的磁感应强度大小相等,方向如图。一个质量为m、电荷量为的带电粒子从O点由静止释放,经加速后通过小孔O′,垂直进入磁场Ⅰ区,设加速电场两极板间的电压为U,不计粒子的重力。

(1)求粒子进入磁场Ⅰ区时的速度大小;
(2)若粒子运动一定时间后恰能回到O点,求磁感应强度B的大小;
(3)若将加速电场两极板间的电压提高到,为使带电粒子运动一定时间后仍能回到O点,需将磁场Ⅱ向下移动一定距离(图b所示),求磁场Ⅱ向下移动的距离 y及粒子从O′点进入磁场Ⅰ到第一次回到O′点的运动时间 t
2017-02-23更新 | 949次组卷
解答题 | 困难 (0.15)
【推荐3】如图甲所示,在直角坐标系中的四个点为四边形的四个顶点,四边形(包括边界)中存在匀强磁场,在范围内磁场的磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示(图像中T为未知量),设垂直纸面向外为正方向;内的匀强磁场与内的磁场总是大小相等、方向相反。在ab边正上方、ad边左侧、bc边右侧、cd边正下方,分别存在着大小相等的匀强电场,其方向分别与四边形区域的边界垂直且指向正方形内部(未画出)。质量为m、电荷量为q带正电的粒子某一时刻射入磁场,已知粒子在电场内做直线运动,重力不计,忽略粒子运动对电、磁场的影响。
上述LmqB为已知量。
(1)若时刻粒子从点沿方向以大小为v(未知)的速度射入磁场,且磁感应强度B与速度v之间满足,粒子刚好在时刻离开磁场,经过一段时间后,又第一次回到点a,求粒子在电场中运动的最短路程;
(2)若时刻粒子从点沿方向以大小为v(未知)的速度射入磁场,且磁感应强度B与速度v之间满足,粒子刚好在时刻离开磁场,经过一段时间后,又第一次回到点e,求粒子从出发到第一次回到点e的最短时间;
(3)粒子在内从点沿Ob方向以某一速度射入磁场,此后在平面内做周期性运动,若电场强度大小为E,粒子在电场中做直线运动,且每当磁场发生变化时粒子恰好从电场射入磁场,求粒子初速度的所有可能值及对应的磁场变化的周期T
2023-05-06更新 | 851次组卷
共计 平均难度:一般