高中物理α粒子散射实验计算题

如图所示，在xOy坐标系中有虚线OA，OA与x轴的夹角θ=30⁰，OA与y轴之间的区域有垂直纸面向外的匀强磁场，OA与x轴之间的区域有沿x轴正方向的匀强电场，已知匀强磁场的磁感应强度B=0.25 T，匀强电场的电场强度E=5×10⁵ N/C。现从y轴上的P点沿与y轴正方向夹角60°的方向以初速度v₀=5×10⁵ m/s射入一个质量m=8×10^{-26 kg}、电荷量q=+8×10^{-19 C}的带电粒子，粒子经过磁场、电场后最终打在x轴上的Q点，已知P点到O的距离为m(带电粒子的重力忽略不计)。求：

(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径；
(2)粒子从P点运动到Q点的时间；
(3)Q点的坐标．

如图甲所示的坐标系中，第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场，方向的宽度OA=cm，方向无限制，磁感应强度B₀=1×10^-4T。现有一比荷为=2×10¹¹C/kg的正离子以某一速度从O点射入磁场，α=60°，离子通过磁场后刚好从A点射出。
求离子进入磁场B₀的速度的大小；
离子进入磁场B₀后，某时刻再加一个同方向的匀强磁场，使离子做完整的圆周运动，求所加磁场磁感应强度的最小值；
离子进入磁场B₀的同时，再加一个如图乙所示的变化磁场（正方向与B₀方向相同，不考虑磁场变化所产生的电场），求离子从O点到A点的总时间。

如图所示，在半径为R=的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B，圆形区域右侧有一竖直感光板，从圆弧顶点P以速率v₀的带正电粒子平行于纸面进入磁场，已知粒子的质量为m，电量为q，粒子重力不计．

（1）若粒子对准圆心射入，求它在磁场中运动的时间；
（2）若粒子对准圆心射入，且速率为v₀，求它打到感光板上时速度的垂直分量；
（3）若粒子以速度v₀从P点以任意角入射，试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上．

从粒子源不断发射相同的带电粒子，初速度可忽略不计，这些粒子经电场加速后，从M孔以平行于MN方向进入一个边长为d的正方形的磁场区域MNQP，如图7所示，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，其中PQ的中点S开有小孔，外侧紧贴PQ放置一块荧光屏。当把加速电压调节为U时，这些粒子刚好经过孔S打在荧光屏上，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。

（1）请说明粒子的电性
（2）求出粒子的比荷。

如图所示，在以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内充满了磁感应强度为B的匀强磁场，x轴下方为一平行板电容器，其正极板与x轴重合且在O处开有小孔，两极板间距离为。现有电荷量为e、质量为m的电子在O点正下方负极板上的P点由静止释放。不计电子所受重力。

（1）若电子在磁场中运动一段时间后刚好从磁场的最右边缘处返回到x轴上，求加在电容器两极板间的电压。
（2）将两极板间的电压增大到第（1）问中电压的4倍，先在P处释放第一个电子，在这个电子刚到达O点时释放第二个电子，求第一个电子离开磁场时，第二个电子的位置坐标。

如图，坐标系xOy在竖直平面内，第一象限内分布匀强磁场，磁感应强度大小为B，
方向垂直纸面向外；第二象限内分布着沿x轴正方向的水平匀强电场，场强大小，质量
为m、电荷量为＋q的带电粒子从A点由静止释放，A点坐标为（ L ，），在静电力的作用
下以一定速度v进入磁场，最后落在x轴上的P点.不计粒子的重力．求：

(1)带电粒子进入磁场时的速度v大小．
(2)P点与O点之间的距离．

水平直线MN上方有垂直纸面向外的足够大的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，正、负电子同时从MN边界O点以与MN成30⁰角的相同速度v射入该磁场区域(电子质量为m，电量为e) 经一段时间后从边界MN射出。求：   
(1)它们从磁场中射出时，出射点间的距离；（画出电子运动的轨迹图）
(2)它们从磁场中射出的时间差。

如图，一匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，其边界是半径为R的圆．MN为圆的一直径．在M点有一粒子源可以在圆平面内向不同方向发射质量m、电量-q速度为v的 粒子，粒子重力不计，其运动轨迹半径大于R．
（1）求粒子在圆形磁场中运动的最长时间（答案中可包含某角度，需注明该角度的正弦或余弦 值）；
（2）试证明：若粒子沿半径方向入射，则粒子一定沿半径方向射出磁场．

如图所示，在空间中有一直角坐标系xOy，其第一象限内充满着两个方向不同的匀强磁场区域I和II，直线OP是它们的边界。区域I中的磁感应强度为2B，方向垂直纸面向里，区域II中的磁感应强度为B，方向垂直垂直纸面向外，边界上的P点坐标为（3L，3L），一质量为m，电荷量为+q的粒子从P点平行于y轴正方向以速度V₀=射入区域I，经区域I偏转后进入区域II（忽略粒子重力），求：

粒子在I和II两磁场中做圆周运动的半径之比；
粒子在磁场中运动的总时间；
粒子离开磁场的位置坐标。

如图所示，第一象限的某个矩形区域内，有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的左边界与y轴重合，第二象限内有互相垂直正交的匀强电场与匀强磁场，其磁感应强度=0.5T。一质量m=l×kg，电荷量的带正电的粒子以速度从x轴上的N点沿与x轴负方向成角方向射入第一象限，经P点进入第二象限内沿直线运动，一段时间后，粒子经x轴上的M点并与x轴负方向成角的方向飞出，M点坐标为(-0.1，0),N点坐标(0.3，0)，不计粒子重力。求:
匀强电场的电场强度E的大小与方向;
匀强磁场的磁感应强度的大小;
匀强磁场矩形区城的最小面积。

如图所示，一个质量为m，电荷量+q的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U₁电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，金属板长L，两板间距d，微粒射出偏转电场时的偏转角θ=30°，又接着进入一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区，求：

（1）微粒进入偏转电场时的速度v₀是多大？
（2）两金属板间的电压U₂是多大？
（3）若该匀强磁场的磁感应强度B，微粒在磁场中运动后能从左边界射出，则微粒在磁场中的运动时间为多少？
（4）若该匀强磁场的宽度为D，为使微粒不会从磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？

一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad长为L，现从ad中点O垂直于磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°、大小为v₀的带正电粒子，如下图所示．已知粒子电荷量为q，质量为m(重力不计)：

若要求粒子能从ab边射出磁场，v₀应满足什么条件？
若要求粒子在磁场中运动的时间最长，粒子应从哪一条边界处射出，出射点位于该边界上何处？最长时间是多少？

如图所示，虚线MO与水平线PQ相交于O，二者夹角θ=30°，在MO左侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场，MO右侧某个区域存在磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场，O点处在磁场的边界上.现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v()垂直于MO从O点射入磁场,所有粒子通过直线MO时，速度方向均平行于PQ向左.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，求：

速度最大的粒子自O点射入磁场至返回水平线POQ所用的时间.
磁场区域的最小面积.
根据你以上的计算可求出粒子射到PQ上的最远点离O的距离，请写出该距离的大小（只要写出最远距离的最终结果，不要求写出解题过程）

如图所示，一带电微粒质量为m=2.0×10^-11kg、电荷量q=+1.0×10^-5C，从静止开始经电压为U₁=100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=60°，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，微粒射出磁场时的偏转角也为θ=60°。已知偏转电场中金属板长L=，圆形匀强磁场的半径R=，重力忽略不计。求：

带电微粒经U₁=100V的电场加速后的速率；
两金属板间偏转电场的电场强度E；
匀强磁场的磁感应强度的大小。

如图所示，在一个圆形区域内，两个方向都垂直于纸面向外的匀强磁场分布在以直径A₂A₄为边界的两个半圆形区域I、Ⅱ中，直径A₂A₄与A₁A₃的夹角为60°，一质量为、带电荷量为的粒子以某一速度从I区的边缘点A₂处沿与A₂A₃成30°角的方向射人磁场，再以垂直A₂A₄的方向经过圆心D进入Ⅱ区，最后再从A₂处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求I区和Ⅱ区中磁感应强度B₁和B₂的大小(忽略粒子重力)。