1 . 如图所示，两水平放置的平行金属板，板长与两板的间距均为。两金属板间可加电压，且板的电势高于板的电势，在虚线的右侧有范围足够大的匀强磁场，磁场边界与金属板垂直，磁感应强度的大小，方向垂直纸面向里。在两极板左端正中间有一粒子源，水平向右不断地发射比荷、初速度的带正电粒子。忽略电场的边缘效应、粒子的重力以及它们之间的相互作用，取3.14。
（1）若两金属板间所加电压为0时，求粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径和时间；
（2）若两金属板间加适当的电压，粒子恰好从极板右边缘射出电场，求所加电压的大小；
（3）在（2）的条件下，求粒子在磁场中的射入点与射出点之间的距离。

2 . 为了研究微观粒子，设计如图所示的实验装置，离子源A产生初速为零、带电量均为e、质量不同的正离子，经电压为U₀的加速电场加速后匀速通过准直管，垂直射入偏转电场，偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场，经过一段匀速直线运动，垂直于边界MN进入磁感应强度为B的扇形匀强磁场。已知HO=d，HS=2d，∠MNQ=90°。（粒子重力不计）求：
（1）偏转电场的电场强度E₀的大小以及HM与MN的夹角φ；
（2）质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径r；
（3）若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点S₁处，质量为16m的离子打在S₂处，求S₁和S₂之间的距离x。

3 . 如图所示，第一象限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，第四象限内存在沿轴的匀强电场，场强大小为。时刻，粒子从点以速度平行轴射入电场，第1次通过轴从点进入磁场。已知点坐标为，粒子质量为、电荷量为，重力不计。
（1）求粒子经过点的速度和到点的距离；
（2）欲使粒子不从轴射出磁场，求磁感应强度的最小值；
（3）若磁感应强度，求粒子第5次通过轴的位置和时间。

4 . 如图所示，两块金属板、水平正对放置，板间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，竖直向下的电场强度大小为，磁场方向垂直于纸面平面向里。一束带正电的粒子以一定的初速度从两板的左端中央，沿极板方向射入，带电粒子恰好做匀速直线运动。已知板长为，板间距为。粒子质量、电荷量，不计粒子所受重力，忽略边缘效应。
（1）求磁感应强度；
（2）若仅撤去磁场，在间只保留如图甲所示的电场，粒子能从右端离开电场，求粒子离开电场时的侧移量和粒子电势能的变化；
（3）若仅撤去电场，在间保留如图乙所示磁场，调整磁场强度大小后使粒子能从磁场右边界某一位置射出，且射出时速度与水平方向的夹角为45°，求粒子穿过磁场的时间，两极板间距离的最小值。

5 . 如图所示，边界与之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界上有一粒子源S。某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界射出磁场。已知，从边界穿出的粒子在磁场中运动的最长时间等于（为粒子在磁场中运动的周期），则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间的说法正确的是（　　）

A．若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为

B．若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为

C．若，则从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间最短为

D．从边界穿出的粒子在磁场中运动的时间的长短与的大小无关

6 . 如图所示是中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场II，由正离子和中性粒子组成的粒子束以相同的速度进入两极板间，其中的中性粒子沿原方向运动，被接收器接收；一部分正离子打到下极板，其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬。已知正离子电荷量为q，质量为m，两极板间电压U可以调节，间距为d，极板长度为，极板间施加一垂直于纸面向里的匀强磁场I，磁感应强度为B₁，吞噬板长度为2d，其上端紧贴下极板竖直放置。已知当极板间电压U=0时，恰好没有正离子进入磁场II。不计极板厚度、粒子的重力及粒子间的相互作用。
（1）求粒子束进入极板间的初速度v₀的大小；若要使所有的粒子都进入磁场II，则板间电压U₀为多少？
（2）若所加的电压在U₀~（1+k）U₀内小幅波动，k>0且，此时带电粒子在极板间的运动可以近似看成类平抛运动。则进入磁场II的带电粒子数目占总带电粒子数目的比例至少多少？
（3）若所加电压为U₀，且B₂=3B₁，此时所有正离子都恰好能被吞噬板吞噬，求矩形偏转磁场的最小面积S_min。
       

7 . 如图所示，矩形ABCD区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，AB边长为d，BC边长为2d，O是BC边的中点，E是AD边的中点。在O点有一粒子源，可以在纸面内向磁场内各个方向射出质量均为m、电荷量均为q、同种电性的带电粒子，粒子射出的速度大小相同，速度与OB边的夹角为60°的粒子恰好从E点射出磁场，不计粒子的重力，求：
（1）粒子带电荷的电性；
（2）粒子运动的速度大小；
（3）从AD边离开的粒子在磁场中运动的最短时间；
（4）从AD边离开的粒子在磁场中经过的区域形成的面积。

8 . MM50是新一代三维适形和精确调强的治癌设备，是公认最先进的放射治疗系统，其核心技术之一就是多级能量跑道回旋加速器，其工作原理如图所示。两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ的边界平行，相距为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。下方P、Q及两条横向虚线之间的区域存在水平向右的匀强电场（两条横向虚线之间的区域宽度忽略不计），方向与磁场边界垂直。质量为m、电荷量为的粒子从P端飘入电场（初速度忽略不计），经过n次电场加速和多次磁场偏转后，从位于边界上的出射口C向左射出磁场，已知C、Q之间的距离的距离为d，带电粒子的重力不计，求：
（1）匀强电场场强E的大小；
（2）粒子从P端进入电场到运动至出射口C的过程中，在电场内运动的总时间和在磁场中运动的总时间；
（3）若需要增大某种粒子从C口射出时的速度v，应怎样调整加速器的参数，并简要说明理由。
   

9 . “太空粒子探测器”是一种探测宇宙射线的试验设备，其简化原理图如图所示，两个同心扇形圆弧面PQ、MN之间存在辐射状的加速电场，方向由内弧面指向外弧面，圆心为O，右侧边长为L的正方形边界abcd内存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，O点为ad边界的中点，PO、QO与ad边界的夹角均为。假设太空中质量为m、电荷量为的带电粒子能均匀地吸附在外弧面PQ的右侧面上，由静止经电场加速后均穿过内弧面从O点进入磁场，从O点垂直于ad边射入磁场的粒子恰能从b点离开，不计粒子重力、粒子间的相互作用力及碰撞。
求：
（1）粒子到达O点时的速率；
（2）内外弧面所加电压U；
（3）现要求外弧面PQ上所有的粒子全部从ab区域离开磁场，求内外弧面所加电压的取值范围。

   

10 . 如图所示，在xoy平面内的坐标原点处，有一个粒子源，某一时刻以同一速率v发射大量带正电的同种粒子，速度方向均在xoy平面内，且对称分布在x轴两侧的角的范围内。在直线与之间包括边界存在匀强磁场，方向垂直于xoy平面向外，已知粒子在磁场中运动的轨迹半径为2a。不计粒子重力及粒子间的相互作用力，下列说法正确的是（        ）

A．最先进入磁场的粒子在磁场中运动的时间为

B．最后从磁场中射出的粒子在磁场中运动的时间为

C．最后从磁场中射出的粒子出场的位置坐标为

D．最先进入和最后进入磁场中的粒子在磁场中运动的时间都相等