高中物理α粒子散射实验试题

在甲图中，带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从G点垂直于MN进入偏转磁场。该偏转磁场是一个以直线MN为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的H点，如图甲所示，测得G、H间的距离为d，粒子的重力可忽略不计。

(1)设粒子的电荷量为q，质量为m。求该粒子的比荷；
(2)若偏转磁场的区域为圆形，且与MN相切于G点，如图乙所示，其它条件不变,要保证上述粒子从G点垂直于MN进入偏转磁场后不能打到MN边界上(MN足够长)，求磁场区域的半径应满足的条件。

如图（a）所示，在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面的匀强磁场。一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处，以速度v₀沿x轴负方向射入磁场，粒子恰好能从磁场边界与y轴的交点C处，沿y轴正方向飞出磁场，不计带电粒子所受重力。

（1）求粒子的荷质比。（要求画出粒子在磁场中运动轨迹的示意图）
（2）若磁场的方向和所在空间的范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，粒子飞出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了θ角，如图（b）所示，求磁感应强度B′的大小。（要求画出粒子在磁场中运动轨迹的示意图）

如图所示，一束电子（电量为e）以速度v₀垂直射入磁感应强度为B，宽为d的匀强磁场中，电子穿出磁场的速度方向与电子原来的入射方向的夹角为30°，（电子重力忽略不计）求：

（1）电子的质量是多少？
（2）穿过磁场的时间是多少？ 
（3）若改变初速度大小，使电子刚好不能从A边射出，则此时速度v是多少？    

如图所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABCD，其中AC边与对角线BC垂直，一束电子以大小不同的速度沿BC从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于粒子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是

A．入射速度越大的粒子，其运动时间越长

B．入射速度越大的粒子，其运动轨迹越长

C．从AB边出射的粒子的运动时间都相等

D．从AC边出射的粒子的运动时间都相等

如图所示，边界MN上方存在区域足够大、方向垂直纸面向里的匀强磁场。有两个质量和电荷量均相同的正、负离子，从O点以相同的速率射入磁场中，射入方向与边界成θ=60⁰角。若不计重力。则

A．正离子、负离子在磁场中运动时间相等

B．正离子在磁场中运动时间是负离子的2倍

C．正离子在磁场中运动时间是负离子的3倍

D．正负离子在磁场中运动轨道半径相等

如图所示真空中在直线DC与EF间宽为d的区域内有强度为B的匀强磁场方向如图，质量m带电+q的粒子以与DC成θ角的速度v₀垂直射入磁场中。

求(1)要使粒子只能从DC射出，则初速度v₀应满足什么条件？
(2)从DC边飞出的粒子飞行的时间是多少？

带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹，如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里。该粒子在运动时，其质量和电荷量保持不变，而动能逐渐减少。下列说法正确的是(　)

A．粒子先经过a点，再经过b点

B．粒子先经过b点，再经过a点

C．粒子带负电

D．粒子带正电

两个电荷量分别为q和－q的带电粒子分别以速度v_a和v_b射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，已知A、B连线与磁场边界垂直，如图所示，则(　)

A．两粒子的质量之比m_a∶m_b＝1∶2
B．两粒子的轨道半径之比R_a∶R_b＝∶1
C．a粒子带正电，b粒子带负电
D．两粒子的速度之比v_a∶v_b＝1∶2

(10分)如图所示，带负电的粒子垂直磁场方向沿半径进入圆形匀强磁场区域，出磁场时速度偏离原方向60°角，已知带电粒子质量m=3×10^-20kg，电量q=10^-13C，速度v₀=10⁵m/s，磁场区域的半径R=3×10^-1m，不计重力，求磁场的磁感应强度。

如下图所示，在半径为的圆形区域内充满磁感应强度为的匀强磁场，MN是一
竖直放置的感光板．从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电，电荷量为，质量为，速度为的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动以下说法正确的是

A．只要对着圆心入射，出射后均可垂直打到MN上

B．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心

C．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长

D．只要速度满足，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打到MN上

如右图所示，在一匀强磁场中有三个带电粒子，其中1和2为质子，3为α粒子的径迹．它们在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，三者轨道半径r₁>r₂>r₃并相切于P点，设T、v、a、t分别表示它们做圆周运动的周期、线速度、向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间，则 (　　)

A．T1＝T2<T3

B．v1＝v2>v3

C．a1>a2>a3

D．t1>t2>t3

如图所示，两个带等量异号电荷的带电粒子a、b分别以速度v_a和v_b射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图所示，则 （   ）

A．a粒子带正电，b粒子带负电

B．两粒子轨道半径之比Ra：Rb=：1

C．两粒子质量之比为ma：mb=1：2

D．两粒子的速度之比va：vb=l：2

如图所示，在、的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于 平面向里，大小为．现有一质量为、电量为的带正电粒子，从在轴上的某点P沿着与x轴成30⁰角的方向射入磁场。不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是

A．只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点

B．粒子一定不可能通过坐标原点

C．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为

D．粒子在磁场中运动所经历的时间可能为

如图所示，在直角坐标系Oxy平面的第三、四象限内分别存在着垂直于Oxy平面的匀强磁场，第三象限的磁感应强度大小是第四象限的2倍，方向相反。质量、电荷量相同的负粒子a、b，某时刻以大小相同的速度分别从x轴上的P、Q两点沿y轴负方向垂直射入第四、三象限磁场区域。已知a粒子在离开第四象限磁场时，速度方向与y轴的夹角为60^o，且在第四象限磁场中运行时间是b粒子在第三象限磁场中运行时间的4倍。不计重力和两粒子之间的相互作用力。
求：a、b两粒子经Y轴时距原点O的距离之比。

(8分)如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向60°，利用以上数据求:带电粒子的比荷及带电粒子在磁场中运动的周期