1 . 如图所示，在平面直角坐标系中的第一象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度。在原点О上方d=1.2m处有一粒子源S，粒子源可向第一象限各个方向均匀的发射比荷为 的带负电的粒子。在x正半轴上放置一足够长的粒子收集装置，当粒子与收集装置相碰时，粒子立即被吸收。收集装置可将电荷导出，保持电中性状态。不计粒子间相互作用和重力的影响。已知。求：
（1）到达收集装置的粒子速度至少多大？
（2）若粒子源发射的粒子速度均为 ，则到达收集装置的粒子所需最短时间为多少？
（3）若粒子源发射的粒子速度均为 ，将有两个不同运动方向的粒子可到达收集装置的同一位置，求：这些位置在收集装置上的长度？

2 . 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是一部分离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，用电场和磁场控制离子速度，然后通过磁分析器Ⅰ，选择出特定比荷的离子，经偏转系统Ⅱ后注入硅片。速度选择器、磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直纸面向外；速度选择器的匀强电场场强大小为E，方向竖直向上。磁分析器截面是矩形，矩形长为，宽为L。其宽和长中心位置C和D处各有一个小孔；偏转系统中长度均为4L的两块挡板和MN竖直相对放置，间距为，两挡板上边缘P和M处于同一水平线上，P点紧贴小孔D的左边缘；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。离子从两挡板下边缘和N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞，不计离子重力。求：
（1）离子通过速度选择器后的速度大小；
（2）磁分析器选择出来的离子的比荷；
（3）偏转系统磁感应强度大小的取值范围。

3 . 如图所示，空间中有两个匀强磁场区域I、II被虚线隔开，区域I内的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外，区域II内的磁感应强度大小为2B、方向垂直纸面向外。质量为m、电量为q（q>0）的带正电粒子，以初速度v从A点沿与虚线成夹角方向进入磁场区域I。粒子重力忽略不计，磁场区域足够大，将粒子从A点出发计为第一次经过虚线，求：
（1）粒子从A点出发到第2次经过虚线时离出射点A的距离L₁；
（2）粒子从A点出发到第3次经过虚线的时间；
（3）粒子第8次经过虚线的位置离出射点A的距离L₂。

4 . 如图所示，三块挡板围成截面边长m的等边三角形区域，C、P、Q分别是MN、AM和AN中点处的小孔，三个小孔处于同一竖直面内，MN水平，MN上方是竖直向下的匀强电场，场强N/C。三角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场磁感应强度为；三角形AMN以外区域有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。现将一比荷C/kg的带正电的粒子，从C点正上方2m处的O点由静止释放，粒子从MN上的小孔C进入三角形内部匀强磁场，经内部磁场偏转后直接垂直AN经过Q点进入三角形外部磁场。已知粒子最终又回到了O点。设粒子与挡板碰撞过程中没有动能损失，且电荷量不变，不计粒子重力，不计挡板厚度，取。求：
（1）磁感应强度的大小；
（2）粒子在磁场中运动的时间。

5 . 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0 T。一质量为m＝5.0×10^－8 kg、电荷量为q＝1.0×10^－6 C的带电粒子从P点沿图示方向以v＝20 m/s的速度进入磁场，从x轴上的Q点离开磁场（Q点未画出）。已知OP＝30 cm。（粒子重力不计，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8），求：
（1）OQ的距离；
（2）若粒子不能进入x轴上方，求磁感应强度B′满足的条件。

6 . 如图所示，矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的粒子（不计重力），从ad边的中点O处，垂直磁场进入，速度方向与ad夹角30°。已知ad边长为L，ab、dc足够长。
（1）若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，求粒子速度v₀的大小；
（2）若粒子带正电，且能使带电粒子从ab边射出磁场，求粒子速度的大小范围。

9 . 飞行时间质谱仪可以根据带电粒子的飞行时间对气体分子进行分析。如图所示，在真空状态下自脉冲阀P喷出微量气体，经激光照射产生不同正离子，自a板小孔进入a、b间的加速电场，从b板小孔射出，沿中线方向平行于M、N板进入两板间的方形区域，然后到达紧靠在其右侧的探测器。已知极板a、b间的电压为，间距为d，极板M、N的长度和间距均为L。不计离子重力及经过a板时的初速度。
（1）若M、N板间无电场和磁场，请推导出离子从a板到探测器的飞行时间t与比荷k（，q和m分别为离子的电荷量和质量）的关系式；
（2）若在M、N间只加上与两板垂直的匀强电场E，请论证说明不同正离子的轨迹是否重合；
（3）若在M、N间只加上垂直于纸面向外的匀强磁场B。已知进入a、b间的正离子有一价和二价的两种，质量有m、、、四种，元电荷为e。所有正离子均能通过方形区域从右侧飞出，请分析说明离子飞出的位置有几个，并求质量最大的正离子被探测器接收的位置。

10 . 如图所示，在边长为的正方形内（设为真空）存在匀强磁场，磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，在正方形的四个顶点上分别存在一个小孔。一个质量为、电荷量为的带正电的粒子，在纸面内以速度沿某一方向由小孔射入磁场，设粒子与正方形边界表面须发生一次完全弹性碰撞，碰撞时间极短，且碰撞不改变粒子的电荷量，不计摩擦力和重力作用。
（1）若粒子沿方向射入，从小孔射出，求磁感应强度的大小。
（2）若粒子沿ac方向射入，从小孔射出，求磁感应强度的大小。