如图所示,在平面直角坐标系内,第1象限的等腰三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从电场中Q(-2h,-h)点以速度v0水平向右射出,经坐标原点O处射入第1象限,最后以垂直于PN的方向射出磁场。已知MN平行于x轴,N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:
(1)电场强度的大小E;
(2)磁感应强度的大小B;
(3)粒子在磁场中运动的时间t,
图中左边有一对平行金属板,两板相距为d,电压为u,两板之间有匀强磁场,磁场应强度大小为B0,方向平行于板面并垂直于纸面朝里。图中右边有一边长为a的正三角形区域EFG(EF边与金属板垂直),在此区域内及其边界上也有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面朝里。假设一系列电荷量为q的正离子沿平行于金属板面,垂直于磁场的方向射入金属板之间,沿同一方向射出金属板之间的区域,并经EF边中点H射入磁场区域。不计重力
(1)已知这些离子中的离子甲到达磁场边界EG后,从边界EF穿出磁场,求离子甲的质量。
(2)已知这些离子中的离子乙从EG边上的I点(图中未画出)穿出磁场,且GI长为,求离子乙的质量。
(3)若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半,而离子乙的质量是最大的,问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。
如图所示的正方形平面oabc内,存在着垂直于该平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,已知正方形边长为L,一质量为m,带电量为+q的粒子(不计重力)在t=0时刻平行于oc边从0点射入磁场中,
(1)若带电粒子从a点射出磁场,求带电粒子在磁场中运动的时间以及初速度的大小;
(2)若磁场的磁感应强度按如图所示的规律变化,规定磁场向外的方向为正方向,磁感应强度的大小为Bo,则要使带电粒子能从oa边界射出磁场,磁感应强度B的变化周期T的最小值应为多少?
(3)若所加磁场与第(2)问中相同,则要使粒子从b点沿ab方向射出磁场,满足这一条件的磁感应强度的变化周期T及粒子射入磁场时的速度Vo应为多少?(不考虑磁场变化产生的电场 )
在图示区域中,Y轴右方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为B,Y轴左方有匀强电场区域,该匀强电场的强度大小为E,方向与y轴夹角为450且斜向右上方。有一质子以速度v0由X轴上的P点沿X轴正方向射入磁场,质子在磁场中运动一段时间以后从Q点进入Y轴左方的匀强电场区域中,在Q点质子速度方向与Y轴负方向夹角为45°,已知质子的质量为m,电量为q,不计质子的重力,(磁场区域和电场区域足够大)求:
(1)Q点的坐标。
(2)质子从P点出发到第三次穿越Y轴时的运动时间
(3)质子第四次穿越Y轴时速度的大小
如图21所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B1,E的大小为1.5×103V/m,Bl大小为0.5T;第一象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面的匀强磁场B2,磁场的下边界与x轴重合。一质量m=1×10-14kg、电荷量q=2×l0-10C的带正电微粒以某一速度v沿与y轴正方向60°角从M点沿直线运动,经P点即进入处于第一象限内的磁场B2区域。一段时间后,小球经过y轴上的N点并与y轴正方向成60°角的方向飞出。M点的坐标为(0,-10),N点的坐标为(0,30),不计粒子重力,g取10m/s2。则求:
(1)微粒运动速度v的大小;
(2)匀强磁场B2的大小;
(3)B2磁场区域的最小面积。
如图所示,圆心在原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,在圆内区域Ⅰ()和圆外区域Ⅱ()分别存在两个磁场方向均垂直于平面的匀强磁场;垂直于平面放置了两块平面荧光屏,其中荧光屏甲平行于轴放置在轴坐标为的位置,荧光屏乙平行于轴放置在轴坐标为的位置。现有一束质量为、电荷量为()、动能为的粒子从坐标为(,0)的点沿轴正方向射入区域Ⅰ,最终打在荧光屏甲上,出现坐标为(,)的亮点。若撤去圆外磁场,粒子打在荧光屏甲上,出现坐标为(,)的亮点。此时,若将荧光屏甲沿轴负方向平移,则亮点的轴坐标始终保持不变。(不计粒子重力影响)
(1)求在区域Ⅰ和Ⅱ中粒子运动速度、的大小。
(2)求在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度、的大小和方向。
(3)若上述两个磁场保持不变,荧光屏仍在初始位置,但从点沿轴正方向射入区域Ⅰ的粒子束改为质量为、电荷量为、动能为的粒子,求荧光屏上的亮点的位置。
三个速度大小不同而质量相同的一价离子,从长方形区域的匀强磁场上边缘平行于磁场边界射入磁场,它们从下边缘飞出时的速度方向如图所示。以下判断正确的是
A.三个离子均带负电 |
B.三个离子均带正电 |
C.离子1在磁场中运动的轨道半径最大 |
D.离子3在磁场中运动的时间最长 |
真空中有一半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里,Ox为过边界O点的切线,如图所示,从O点在纸面内向各个方向发射速率均为的电子,设电子间相互作用忽略,且电子在磁场中的偏转半径也为r,已知电子的电荷量为e,质量为m。
⑴速度方向分别与Ox方向夹角成60°和90°的电子,在磁场中的运动时间分别为多少?
⑵所有从磁场边界射出的电子,速度方向有何特征?
⑶设在某一平面内有M、N两点,由M点向平面内各个方向发射速率均为的电子。请设计一种匀强磁场,使得由M点发出的所有电子都能够会聚到N点。
如图所示,在圆形区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场, ab是圆的一条直径。一带电粒子从a点射入磁场,速度大小为2v,方向与ab成时恰好从b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)( )
A. | B. | C. | D.2t |
如图所示,MN是一荧光屏,当带电粒子打到荧光屏上时,荧光屏能够发光.MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,P为屏上的一小孔,PQ与MN垂直.一群质量为m、带电荷量q的粒子(不计重力),以相同的速率v,从P点沿垂直于磁场方向射入磁场区域,其入射方向分布在以PQ为中心,夹角为2θ的范围内,不计粒子间的相互作用,以下说法正确的是( )
A.荧光屏上将出现一圆形亮斑,其半径为 |
B.荧光屏上将出现一条亮线,其长度为 |
C.荧光屏上将出现一条亮线,其长度为 |
D.荧光屏上将出现一条亮线,其最右端距P点为 |
如图甲所示,带正电的粒子以水平速度v0从平行金属板MN间中线连续射入电场中,MN板间接有如图乙所示的随时间t变化的电压,电压变化周期T=0.1s,两板间电场可看做均匀的,且两板外无电场. 紧邻金属板右侧有垂直纸面向里的匀强磁场B,分界线为CD,AB为荧光屏. 金属板间距为d,长度为l,磁场B的宽度为d. 已知:,带正电的粒子的比荷为q/m=108C/kg,重力忽略不计. 试求:
(1)带电粒子进入磁场做圆周运动的最小半径;
(2)带电粒子射出电场时的最大速度;
(3)带电粒子打在荧光屏AB上的范围.
我国科学家在对放射性元素的研究中,进行了如下实验:如图所示,以MN为界,左、右两边分别是磁感应强度为2B0和B0的匀强磁场,且磁场区域足够大。在距离界线为l处平行于MN固定一个光滑的瓷管PQ,开始时一个放射性元素的原子核处在管口P处,某时刻该原子核沿平行于界线的方向放出一个质量为m、带电量为-e的电子,发现电子在分界线处以方向与界线成60°角的速度进入右边磁场(如图所示),反冲核在管内匀速直线运动,当到达管另一端Q点时,刚好又俘获了这个电子而静止。求:
(1)电子在两磁场中运动的轨道半径大小(仅用l表示)和电子的速度大小;
(2)反冲核的质量。
如图所示,在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大),一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成300角的方向从原点垂直磁场射入,则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为(不计正、负电子间的相互作用力)( )
A.1: | B.1:2 | C.1:1 | D.2:1 |
如图甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),场强大小随时间变化情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=ls时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子,并在此之后,每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,并恰好均能击中C点,若AB=BC=l,且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计空气阻力,对于各粒子由A运动到C的过程中,以下说法不正确的是 ( )
A.第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为1:5
B.第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1:2
C.第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为π:2
D.电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为3v0:l