利用电磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，xOy平面（纸面）内的第一象限内有足够长且宽度均为L、边界均平行y轴的区域Ⅰ和Ⅱ，其中区域Ⅰ存在沿x轴正方向的匀强电场，区域Ⅱ存在垂直纸面向外的匀强磁场，区域Ⅱ的左边界与y轴重合。位于
处的离子源能释放出质量为m电荷量为q、速度大小为
的正离子束，离子数按发射角α（速度与x轴负方向的夹角）大小均匀地分布在0°～90°范围内，沿纸面射向电场区域。不计粒子的重力及离子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。已知：区域Ⅰ中匀强电场的场强
，取sin15°=0.25，sin22.5°=0.38。
（1）求离子不进入区域Ⅱ的最小发射角
及其在电场中运动的时间t；
（2）已知当α=30°时，离子恰好不能从区域Ⅱ进入第二象限，求区域Ⅱ中磁场的磁感应强度
；
（3）若区域Ⅱ中磁场的磁感应强度
，求进入第二象限的离子数与总离子数之比η。
处的离子源能释放出质量为m电荷量为q、速度大小为的正离子束，离子数按发射角α（速度与x轴负方向的夹角）大小均匀地分布在0°～90°范围内，沿纸面射向电场区域。不计粒子的重力及离子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。已知：区域Ⅰ中匀强电场的场强，取sin15°=0.25，sin22.5°=0.38。（1）求离子不进入区域Ⅱ的最小发射角
及其在电场中运动的时间t；（2）已知当α=30°时，离子恰好不能从区域Ⅱ进入第二象限，求区域Ⅱ中磁场的磁感应强度
；（3）若区域Ⅱ中磁场的磁感应强度
，求进入第二象限的离子数与总离子数之比η。
更新时间：2024-01-21 14:02:11
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【推荐1】如图所示，与水平面成
角的、足够长的分界线
将空间分成Ⅰ和Ⅱ两个区域。一个质量为m、电荷量为
的带电粒子以大小为的速度从分界线上的P点水平向右射入区域Ⅰ，区域Ⅰ内有方向竖直向下、电场强度大小为E的匀强电场；区域Ⅱ有方向垂直于纸面，磁感应强度大小为B的匀强磁场，不计粒子重力。求：
（1）水平向右射入区域Ⅰ的粒子，第一次进入磁场时速度v的大小；
（2）粒子第一次进入磁场时的位置到出发点P的距离；
（3）粒子进入磁场中运动后，第一次离开区域Ⅱ时的位置到出发点P的距离。
角的、足够长的分界线将空间分成Ⅰ和Ⅱ两个区域。一个质量为m、电荷量为的带电粒子以大小为的速度从分界线上的P点水平向右射入区域Ⅰ，区域Ⅰ内有方向竖直向下、电场强度大小为E的匀强电场；区域Ⅱ有方向垂直于纸面，磁感应强度大小为B的匀强磁场，不计粒子重力。求：（1）水平向右射入区域Ⅰ的粒子，第一次进入磁场时速度v的大小；
（2）粒子第一次进入磁场时的位置到出发点P的距离；
（3）粒子进入磁场中运动后，第一次离开区域Ⅱ时的位置到出发点P的距离。
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【推荐2】如图所示，有一边长为2L的正方形abcd，内部存在匀强磁场，虚线ef把正方形分成面积相等的上、下两部分，上部磁场磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，下部磁感应强度大小为0.5B，方向垂直纸面向外。P是bc边上的一点，比荷均为
的带正电粒子甲、乙先后从P点垂直于bc射入磁场，甲的速率是乙的3倍，甲经过直线ef上的Q点时速度与ef成60°角，此时乙才从P点出发，不计粒子重力。
（1）求粒子甲的速度；
（2）当粒子甲从ad边的M点离开时，粒子乙刚好经过ef下方区域中的N点，求N与直线QM的距离；
（3）当粒子甲从ad边的M点离开后经多长时间粒子乙离开磁场。
的带正电粒子甲、乙先后从P点垂直于bc射入磁场，甲的速率是乙的3倍，甲经过直线ef上的Q点时速度与ef成60°角，此时乙才从P点出发，不计粒子重力。（1）求粒子甲的速度；
（2）当粒子甲从ad边的M点离开时，粒子乙刚好经过ef下方区域中的N点，求N与直线QM的距离；
（3）当粒子甲从ad边的M点离开后经多长时间粒子乙离开磁场。
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【推荐3】扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆。根据其原理设计的装置简化模型如图所示，n个匀强磁场与
个电场强度相同的匀强电场交替分布，宽度均为d，竖直方向范围足够广。有界磁场的磁感应强度大小依次为B0、2B0、3B0…nB0，方向垂直纸面向里，电场方向水平向右。一重力不计的带正电粒子，从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U，粒子经电场加速后平行于纸面射入I区，射入时速度与水平方向夹角θ，θ在0~30°范围内可调，若θ=30°时，粒子恰好能射出磁场I右边界，求：
（1）粒子比荷k；
（2）从磁场I右边界射出的区域长度
；
（3）当θ=0时，粒子恰好能从第n个磁场右边界射出，则匀强电场的电场强度E。
个电场强度相同的匀强电场交替分布，宽度均为d，竖直方向范围足够广。有界磁场的磁感应强度大小依次为B0、2B0、3B0…nB0，方向垂直纸面向里，电场方向水平向右。一重力不计的带正电粒子，从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U，粒子经电场加速后平行于纸面射入I区，射入时速度与水平方向夹角θ，θ在0~30°范围内可调，若θ=30°时，粒子恰好能射出磁场I右边界，求：（1）粒子比荷k；
（2）从磁场I右边界射出的区域长度
；（3）当θ=0时，粒子恰好能从第n个磁场右边界射出，则匀强电场的电场强度E。
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【推荐1】如图所示，右侧有多个紧密相邻的匀强磁场和匀强电场，磁场与电场的宽度均为
，长度足够长，磁感应强度大小相同，方向垂直纸面向里；电场强度大小相同，方向水平向右。一质量为
、电量为
的带电粒子以速度垂直于进入磁场1，当带电粒子从第一个磁场区域穿出时，速度方向偏转了30°角，设电场、磁场均有理想边界，粒子重力不计求：
（1）磁感应强度
；
（2）若粒子的速度范围为
，写出粒子穿出第一个磁场区域时速度方向与磁场边界夹角
的余弦值
与
之间的函数关系式；
（3）在（2）问的条件下，若要粒子不穿出第5个磁场的右边界，求电场强度的最大值。
右侧有多个紧密相邻的匀强磁场和匀强电场，磁场与电场的宽度均为，长度足够长，磁感应强度大小相同，方向垂直纸面向里；电场强度大小相同，方向水平向右。一质量为、电量为的带电粒子以速度垂直于进入磁场1，当带电粒子从第一个磁场区域穿出时，速度方向偏转了30°角，设电场、磁场均有理想边界，粒子重力不计求：（1）磁感应强度
；（2）若粒子的速度范围为
，写出粒子穿出第一个磁场区域时速度方向与磁场边界夹角的余弦值与之间的函数关系式；（3）在（2）问的条件下，若要粒子不穿出第5个磁场的右边界，求电场强度的最大值。
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【推荐2】芯片制造中，离子注入是一道重要的工序。如图是一部分离子注入工作原理示意图。从离子源A处飘出带正电的离子初速度不计，经匀强电场加速后，从P点以速度v沿半径方向射入圆形磁分析器，磁分析器中存在垂直于纸面向外的匀强磁场
（大小未知），与矩形离子控制区abcd相切于Q点，ad边长为L，开始时控制区无任何场，离子从Q点离开磁分析器后可匀速穿过控制区，注入cd处的硅片上。已知离子质量为m，电荷量为q，在圆形磁分析器中运动的时间为t，图中a、P、Q三点连线正好可构成一个等边三角形，bQ足够长，不计离子的重力和离子间的相互作用。
（1）求加速电场的电压U；
（2）求圆形磁分析器的半径r；
（3）若在控制区加上垂直于纸面向里磁场
，其磁感应强度大小沿ad方向按
的规律均匀变化，x为该点到ab边的距离，k为已知的常数且
，则要使离子不打到硅片上，ab边所在位置的磁感应强度至少为多少？
（大小未知），与矩形离子控制区abcd相切于Q点，ad边长为L，开始时控制区无任何场，离子从Q点离开磁分析器后可匀速穿过控制区，注入cd处的硅片上。已知离子质量为m，电荷量为q，在圆形磁分析器中运动的时间为t，图中a、P、Q三点连线正好可构成一个等边三角形，bQ足够长，不计离子的重力和离子间的相互作用。（1）求加速电场的电压U；
（2）求圆形磁分析器的半径r；
（3）若在控制区加上垂直于纸面向里磁场
，其磁感应强度大小沿ad方向按的规律均匀变化，x为该点到ab边的距离，k为已知的常数且，则要使离子不打到硅片上，ab边所在位置的磁感应强度至少为多少？
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【推荐3】在现代科学实验和技术设备中经常用电场或磁场控制带电粒子的运动．如图甲所示的装置由两部分构成，电子枪部分实现对电子加速，由偏转电场实现对电子的偏转．金属丝附近的电子被加速后，沿着中心线O O′进入偏转场．已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子重力及电子间的相互作用力，设电子刚刚离开金属丝时的速度为零．
(1)电子枪的加速电压为
，求电子从金属板小孔穿出时的速度v0的大小；
(2)设平行板两板间距为d，两板长度均为L，两平行板板间所加电压为
，求电子射出偏转电场时在垂直于板面方向偏移的距离
；
(3)如何实现对电子精准控制，是设计者十分关心的问题．请你回答
①如果只改变偏转电场的电压
，能使电子穿过平行板，分析电压的取值范围；
②如果在两板间加磁场控制该电子(如图乙所示)，仍能使电子穿过平行板，分析所加匀强磁场的磁感应强度B取值范围．
(1)电子枪的加速电压为
，求电子从金属板小孔穿出时的速度v0的大小；(2)设平行板两板间距为d，两板长度均为L，两平行板板间所加电压为
，求电子射出偏转电场时在垂直于板面方向偏移的距离；(3)如何实现对电子精准控制，是设计者十分关心的问题．请你回答
①如果只改变偏转电场的电压
，能使电子穿过平行板，分析电压的取值范围；②如果在两板间加磁场控制该电子(如图乙所示)，仍能使电子穿过平行板，分析所加匀强磁场的磁感应强度B取值范围．
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