组卷网 > 知识点选题 > 带电粒子在直边界磁场中运动
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解析
| 共计 186 道试题
1 . 如图所示,真空区域内有宽度为d、 磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里,MNPQ 是磁场的边界。质量为m、电荷量为q 的带正电的粒子(不计重力),沿着与MN夹角θ为30°的方向以某一速度射入磁场中,粒子恰好未能从PQ边界射出磁场。下列说法不正确的是(  )

A.可求出粒子在磁场中运动的半径
B.可求出粒子在磁场中运动的加速度大小
C.若仅减小射入速度,则粒子在磁场中运动的时间一定变短
D.若仅增大磁感应强度,则粒子在磁场中运动的时间一定变短
7日内更新 | 247次组卷 | 1卷引用:2024届北京市海淀区高三一模(4月)物理试题
2 . 我国的东方超环(EAST)是研究可控核聚变反应的超大型科学实验装置。该装置需要将高速运动的离子变成中性粒子,没有被中性化的离子对实验装置有很大的破坏作用,因此需要利用“偏转系统”将其从粒子束中剥离出来。“偏转系统”的原理简图如图1所示,包含中性粒子和带电离子的混合粒子进入由一对平行带电极板构成的匀强电场区域,混合粒子进入电场时速度方向与极板平行,极板右侧存在匀强磁场区域。离子在电场磁场区域发生偏转,中性粒子继续沿原方向运动,到达接收器。已知离子带正电、电荷量为q,质量为m,速度为v,两极板间距为d。离子和中性粒子的重力可忽略不计,不考虑粒子间的相互作用。
(1)两极板间不加电压,只利用磁场使离子发生偏转,若恰好所有离子均被图1中的吞噬板吞噬,求磁场的磁感应强度的大小B
(2)以下极板左端点为坐标原点建立坐标系,沿板建立x轴,垂直板建立y轴,如图1所示。假设离子在混合粒子束中是均匀分布的,单位时间内通过y轴单位长度进入电场的离子数为n。在两极板间加电压U,恰好所有离子均被吸附在下极板。
a.求极板的长度L,并分析落在x轴上坐标为范围内的离子,进入电场时通过y轴的坐标范围。
b.离子落在极板上的数量分布呈现一定的规律,若单位时间内落在下极板x位置附近单位长度上的离子数量为,求x变化的规律,在图2中作出图像,说明图线与横轴所围面积的物理意义。(若远小于x,则

7日内更新 | 172次组卷 | 1卷引用:2024届北京市西城区高三下学期统一测试(一模)物理试卷
3 . 如图所示,空间中有宽度为d的匀强磁场区域,一束电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度射入磁场,穿出磁场时的速度方向与原入射方向的夹角θ=60°。已知电子的质量为m,电荷量为e,不计重力。求:
(1)通过作图,确定电子做圆周运动时圆心的位置;
(2)电子进入磁场的速度大小v
(3)电子穿越磁场的时间t
(4)电子穿越磁场过程中洛伦兹力冲量的大小I

2024-04-15更新 | 363次组卷 | 1卷引用:2024届北京市丰台区高三下学期综合练习(一模)物理试题
4 . 信号放大器是一种放大电信号的仪器,如图甲所示,可以通过在相邻极板间施加电压,使阴极逸出的电子击中极板时,激发出更多电子,从而逐级放大电信号。已知电子质量为 m,电荷量为e,各个极板在同一平面内,不计重力和电子间的相互作用。
(1)如图乙所示,在极板上建立空间正交直角坐标系。极板上方空间内存在匀强磁场,其磁感应强度为B,方向沿z轴负向。极板间电压U 极小,可看作不影响电子运动。某次激发中,产生了2 个电子 a b(均看作从 O 点射出),其初速度大小均为 v,方向分别在xOyzOy平面内,电子ax轴正方向成θ角,电子bz轴正方向成α角。只考虑电子abO 点射出到落至下一个极板的过程。
a.求电子a的落点到O 点的距离;
b.电子b的实际运动比较复杂,我们可以按照运动的合成与分解的思想将该运动分解为两个相对简单的运动进行研究:将电子 b的初速度沿坐标轴分解——沿 z轴的分速度与磁场方向平行,沿z轴方向电子b不受力,做匀速直线运动;沿y轴方向的分速度与磁场方向垂直,在洛伦兹力的作用下电子bxOy平面内做匀速圆周运动。求电子b沿 z轴方向运动的距离。
(2)若单位时间内阴极逸出的电子数恒为 N₀,每个电子打到极板上可以激发出的电子数与极板间电压 U 成正比。根据以上信息,有同学认为,经过n级放大后,阳极处接收电子产生的电流是阴极逸出电子产生电流的nU倍。请分析说明该同学的说法是否正确。
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

2024-04-10更新 | 286次组卷 | 1卷引用:2024届北京市平谷区高三下学期质量监控(零模)物理试卷
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5 . 如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道,其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a,长度为l)。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道,粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上,与管壁发生弹性碰撞,多次碰撞后粒子恰沿中心轴线从另一端射出,单位时间进入管道的粒子数为n,粒子电荷量为+q,不计粒子的重力、粒子间的相互作用,下列说法正确的是(       

A.粒子质量为
B.管道内的等效电流为
C.粒子在管道中的运动时间为
D.粒子束对管道的平均作用力大小为
6 . 如图所示,在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场。一带电粒子在P点以与x轴正方向成的方向垂直磁场射入,并恰好垂直于y轴射出磁场。已知带电粒子质量为m、电荷量为q。不计重力。根据上述信息可以得出(       

A.该匀强磁场的磁感应强度B.带电粒子在磁场中运动的轨迹方程
C.带电粒子在磁场中运动的时间D.带电粒子在磁场中运动的速率
2024-01-25更新 | 323次组卷 | 1卷引用:北京市中关村中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题
7 . 汤姆孙用来测定电子比荷(电子电荷量与质量之比)的实验装置如图甲所示,真空管内阴极K发出的电子,在间经加速电压加速后,穿过中心的小孔沿中心线的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P间的区域,已知极板长度为L,极板间距为d。当P极板间不加偏转电场时,电子束打在荧光屏的中心O点处,形成了一个亮点;当P极板间加上偏转电场,电场强度为E,亮点偏离到点;此时,在P间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,亮点重新回到O点。不计电子的初速度、所受重力和电子间的相互作用力。
(1)求电子经电场加速后的速度大小v
(2)若已知加速电压值为,求电子的比荷
(3)若只去掉极板P间的电场,调节匀强磁场强弱,磁感应强度为时,电子通过极板间的磁场区域恰好从下边缘射出,如图乙所示,求电子的比荷

2024-01-22更新 | 219次组卷 | 1卷引用:北京市丰台区2023-2024学年高二上学期期末物理试题
8 . 利用带电粒子(不计重力)在电场或磁场中的运动可以研究很多问题。
(1)如图所示,在间距为d、长度为l的两块平行金属板上施加电压U,让带电粒子沿两极板的中心线以速度v进入电场,测得粒子离开电场时偏离中心线的距离为y。利用上述方法可以测量带电粒子的比荷(),请推导粒子比荷的表达式;
(2)保持其他条件不变,撤掉问题(1)中两极板间的电压,在两极板间施加一垂直纸面的匀强磁场。将磁感应强度的大小调节为B时,带电粒子恰好从极板的右侧边缘射出。
a.利用上述方法同样可以测量带电粒子的比荷,请推导粒子比荷的表达式;
b.带电粒子在磁场中偏转时动量发生变化,使提供磁场的装置获得反冲力。假设单位时间内入射的粒子数为n,单个粒子的质量为m,求提供磁场的装置在垂直极板方向上获得的反冲力大小。
9 . 如图所示,一束电子以垂直于磁感应强度B且垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ。根据上述信息不能求出(  )
A.电子的动能B.电子的比荷
C.电子在磁场中运动的时间D.电子在磁场中运动的轨道半径
10 . 我国正在北京建设高能同步辐射光源(HEPS)。科学家们使用各种磁铁,以控制HEPS系统中质量为m、电荷量为e的电子按照预定轨道运动。其中“四极铁”能够控制电子束在运动过程中汇聚或发散。它所提供的磁场的磁感线如图1所示。一束电子沿垂直纸面向里的方向进入“四极铁”的空腔,仅考虑洛伦兹力的作用。
(1)图1中标记的acbd两对电子,哪一对电子进入磁场后会彼此靠近;
(2)以图1中磁场中心为坐标原点O建立坐标系,垂直纸面向里为x轴正方向,沿纸面向上为y轴正方向,在Oxy平面内的磁场如图2所示,该磁场区域的宽度为d。在范围内,有一束电子沿x轴正方向射入磁场,磁场的磁感应强度B = byb为已知的正常数,以磁场方向垂直于Oxy平面向里为正)。电子速度的大小均为,在穿过磁场的过程中,每个电子的y坐标变化很小,认为每个电子途经的区域为匀强磁场。
a.求从y = y0处射入磁场的电子,在磁场中运动的半径r0及速度偏转角的正弦值sinθ
b.研究发现,所有电子通过磁场后,都将经过轴上坐标x = f的点。由于d很小,可认为电子离开磁场时,速度方向的反向延长线通过坐标(0,y)点,且速度方向的偏转角很小,认为sinθtanθ。求f的表达式,并根据表达式说明不同位置射入的电子必将经过这一点;
c.在处再放置一个磁场区域宽度为d的“四极铁”,使b问中的电子束通过后速度方向变成沿x轴正方向,该“四极铁”的磁感应强度B = by。求b′∶b   
2024-01-19更新 | 298次组卷 | 1卷引用:北京市西城区2023-2024学年高三上学期期末考试物理试卷
共计 平均难度:一般