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:0.4 引用次数:620 题号:12258470
反物质太空磁谱仪是一种可以探测宇宙中的奇异物质(包括暗物质及反物质)的装置。中国团队参与建造了其中的磁场结构部分,用于探测慢速粒子,该部分的工作原理图简化后如图所示,在xOy平面内,以为圆心、半径的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,在的区域内有方向垂直纸面向外的匀强磁场,两区域磁场的磁感应强度大小相等且。在第一象限有与x轴成45°角倾斜放置的接收器,并与xy轴交于QP两点,且OQ间的距离为。在圆形磁场区域左侧的区域内,均匀分布着质量,电荷量的带正电粒子,所有粒子均以相同速度沿x轴正方向射入圆形磁场区域,其中正对M点射入的粒子经磁场偏转后恰好垂直于x轴进入的磁场区域。不计粒子受到的重力,不考虑粒子间的相互作用。
(1)求粒子的速度大小v
(2)求正对M点射入的粒子,从刚射入磁场至刚到达接收器PQ的时间t
(3)若粒子击中接收器PQ能产生亮斑,求接收器上产生的亮斑到Q点的最小距离L

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解答题 | 较难 (0.4)
【推荐1】如图所示,在xOy平面的第一象限内,分布有沿x轴负方向的场强的匀强电场,第四象限内分布有垂直纸面向里的磁感应强度B1=0.2T的匀强磁场,第二、三象限内分布有垂直纸面向里的磁感应强度B2的匀强磁场。在x轴上有一个垂直于y轴的平板OM,平板上开有一个小孔PP处连接有一段长度d=lcm内径不计的准直管,管内由于静电屏蔽没有电场。y轴负方向上距Ocm的粒子源S可以向第四象限平面内各个方向发射a粒子,假设发射的a粒子速度大小均为2×105m/s,此时有粒子通过准直管进入电场, 打到平板和准直管管壁上的a粒子均被吸收.已知a粒子带正电,比荷为,重力不计,求:

(1) a粒子在第四象限的磁场中运动时的轨道半径和粒子从S到达P孔的时间;
(2) 除了通过准直管的a粒子外,为使其余a粒子都不能进入电场,平板OM的长度至少是多长?
(3) 经过准直管进入电场中运动的a粒子,第一次到达y轴的位置与O点的距离;
(4) 要使离开电场的a粒子能回到粒子源S处,磁感应强度B2应为多大?
2016-12-08更新 | 407次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐2】如图甲所示,有一磁感应强度大小为B、垂直纸面向外的匀强磁场,磁场边界OP与水平方向夹角为θ=45°,紧靠磁场右上边界放置长为L、间距为d的平行金属板M、N,磁场边界上的O点与N板在同一水平面上,O1、O2为电场左右边界中点.在两板间存在如图乙所示的交变电场(取竖直向下为正方向).某时刻从O点竖直向上以不同初速度同时发射两个相同的质量为m、电量为+q的粒子a和b.结果粒子a恰从O1点水平进入板间电场运动,由电场中的O2点射出;粒子b恰好从M板左端边缘水平进入电场.不计粒子重力和粒子间相互作用,电场周期T未知.求:

(1)粒子a、b从磁场边界射出时的速度va、vb
(2)粒子a从O点进入磁场到O2点射出电场运动的总时间t;
(3)如果金属板间交变电场的周期,粒子b从图乙中t=0时刻进入电场,求要使粒子b能够穿出板间电场时E0满足的条件.
2016-12-08更新 | 1395次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐3】在如图所示的平面内,边长为的正方形区域中存在方向垂直平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,自O点沿x轴放置一长为的探测板,与磁场下边界的间距为R;离子源从正方形一边(位于y轴上)的中点P沿垂直于磁场方向持续发射质量为m、电荷量为的离子,发射速度方向与水平方向的夹角范围为,且各向均匀分布,单位时间发射离子数为N,离子的速度大小随发射角变化的关系为为发射速度方向与水平方向夹角,其中当的离子恰好从磁场下边界的中点沿y轴负方向射出。不计离子间的相互作用和离子的重力,离子打在探测板即被吸收并中和,已知
(1)求离子的比荷
(2)求单位时间内能打在探测板上的离子数n
(3)要使从磁场下边界射出的所有离子都打不到探测板上,需要在磁场与探测板间加上沿y轴正方向的匀强电场,求所加匀强电场的电场强度最小值E。(结果保留两位有效数字)
2021-04-17更新 | 371次组卷
共计 平均难度:一般