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:373 题号:22150561
如图所示,矩形区域abcd平面内有垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为Bab边长为4Lbc边长为L。在矩形中心O处有一粒子源,在平面内向各方向均匀发射出速度大小相等的带电粒子,粒子带电量均为+q,质量均为m。若初速度平行于ab边的粒子离开磁场时速度方向偏转了60°角,不计粒子之间的相互作用及粒子重力,取。求
(1)粒子在磁场中运动的速度大小;
(2)粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间的比值;
(3)某时刻发射出的粒子中,当初速度方向平行于ab边的粒子离开磁场时,这些粒子中未离开磁场的粒子数与已经离开磁场的粒子数之比。

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【推荐1】在如图所示的平面直角坐标系中,在第I、II象限内存在方向垂直xOy平面的匀强磁场,第IV象限内存在匀强电场,方向沿y轴负方向。电场区域呈阶梯状,宽度为L,y方向的长度依次为h。电场区域下方放置两块宽度为L、彼此不相连的电子探测板,电子遇到探测板后立即被吸收。一束电子从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场,当入射电子束的初速度大小为时,电子恰好能到达第一块探测板,并击中(-h)点。已知电子质量为m、电荷量为-e,不考虑电子间的相互作用。
(1)求磁感应强度B和电场强度E的大小;
(2)若入射电子束的初速度大小在之间,求恰能到达第二块探测板的电子从射入到被吸收的时间。
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【推荐2】如图所示,坐标原点O处有一不断向第一象限发射离子的正离子源,其发射离子的质量为m,电荷量为q,速度大小为v,发射方向与+x方向夹角为45°,“∧”形物体的ab边和bc边的长度均为d且相互垂直,端点ac的连线与x轴平行,在整个三角形abc区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。 初始时a端坐标为(0,d),现使“∧”形物体沿-y方向缓慢平移,直至ac的连线与x轴重合,平移的过程中a端点始终在y轴上,在此过程中磁场区域随物体同步平移且磁感应强度保持不变。 忽略离子间的相互作用和离子的重力。
(1)若磁感应强度,求在缓慢平移全过程中,bc边被离子直接打中的区域长度(不考虑离子撞击后的反弹);
(2)在缓慢平移全过程中,若所有离子均打到“∧”形物体上,求磁感应强度的取值范围;
(3)若磁感应强度取(2)中的最大值,“∧”形物体位于某处时,从O点发出的离子进入磁场的ac边界做圆周运动后恰好能垂直撞击到ab边上,求此时“∧”形物体a端的纵坐标。
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【推荐3】如图甲所示,粒子源靠近水平极板M、N的M板,M、N之间的电压为U0,N板下方有一对长为L,间距为d=1.5L的竖直极板P、Q,P、Q之间的电压UpQ随时间t变化的图像如图乙所示。P、Q下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感强度。 水平极板M、N中间开有小孔,两小孔的连线为竖直极板P、Q的中线,与磁场上边界的交点为O。粒子源连续释放初速不计、质量为m、带电荷量为+q的粒子,这些粒子先后经过MN、PQ间的电场,再进入磁场区域,都会打到感光胶片上。已知粒子在偏转电场中运动的时间远小于电场变化的周期,粒子重力不计。求:
(1)带电粒子进入偏转电场时的动能E1
(2)磁场上、下边界区域的最小宽度D
(3)带电粒子打到磁场上边界的感光长度s
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