如图所示,粒子源S能在图示纸面内的360°范围内发射速率相同、质量为m、电量为+q的同种粒子(重力不计),MN是足够大的竖直挡板,S到板的距离为L,挡板左侧充满垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,求:
(1)粒子速度至少为多大,才能有粒子到达挡板?
(2)若S发射的粒子速率为,则挡板能被粒子击中部分的长度为多少?
(3)若S发射的粒子速率为,粒子到达挡板的最短时间是多少?
如图所示,正方形区域abcd中充满匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向,以一定速度射入磁场,正好从ab边中点n射出磁场.若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍,其他条件不变,则这个氢核射出磁场的位置是( )
A.在b点 | B.在n、a之间某点 | C.a点 | D.在a、m之间某点 |
如图所示,真空中有方向垂直纸面向里的匀强磁场和方向沿x轴正方向的匀强电场,当质量为m的带电粒子以速度v沿y轴正方向射入该区域时,恰好能沿y轴做匀速直线运动;若撤去磁场只保留电场,粒子以相同的速度从O点射入,经过一段时间后通过坐标为(L,2L)的b点;若撤去电场,只保留磁场,并在直角坐标系xOy的原点O处放置一粒子源,它能向各个方向发射质量均为m、速度均为v的带电粒子,不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力。求:
(1)只保留电场时,粒子从O点运动到b点,电场力所做的功W;
(2)只保留磁场时,粒子源发射的粒子从O点第一次运动到坐标为(0,2L)的a点所用的时间t。
如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成60°角.现将带电粒子的速度变为,仍从A点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为( )
A.Δt | B.2Δt | C.Δt | D.3Δt |
如图所示,有一个正方形的匀强磁场区域abcd,e是ad的中点,f是cd的中点,如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子,恰好从e点射出,不计粒子重力,则( )
A.如果粒子的速度增大为原来的二倍,将从d点射出 |
B.如果粒子的速度增大为原来的三倍,将从f点射出 |
C.如果粒子的速度不变,磁场的磁感应强度变为原来的二倍,将从d点射出 |
D.只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时,从f点射出所用时间最短 |
如图所示圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场,其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是( )
A.a粒子速率最大 |
B.c粒子在磁场中运动的时间最长 |
C.c粒子速率最大 |
D.它们做圆周运动的周期 |
真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界.质量为m、电荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=60°的方向垂直射入磁场中,粒子不能从PQ边界射出磁场(不计粒子重力的影响),求:
(1)粒子射入磁场的速度大小范围.
(2)若粒子刚好不能从PQ边飞出时在磁场中运动的时间.
如图甲所示,粒子源能连续释放质量为m,电荷量为+q,初速度近似为零的粒子(不计重力),粒子从正极板附近射出,经两金属板间电场加速后,沿y轴射入一个边界为矩形的匀强磁场中,磁感应强度为B,磁场方向垂直纸面向里.磁场的四条边界分别是y =0,y=a,x=-1.5a,x=1.5a.两金属板间电压随时间均匀增加,如图乙所示.由于两金属板间距很小,微粒在电场中运动时间极短,可认为微粒加速运动过程中电场恒定.
(1)求微粒分别从磁场上、下边界射出时对应的电压范围;
(2)微粒从磁场左侧边界射出时,求微粒的射出速度相对进入磁场时初速度偏转角度的范围,并确定在左边界上出射范围的宽度d .
在竖直平面内,以虚线为界分布着如右图所示的匀强电场和匀强磁场,其中匀强电场的方向竖直向下,大小为E;匀强磁场的方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B.虚线与水平线之间的夹角为θ=45°,一个带负电荷的粒子在O点以速度v0水平射入匀强磁场,已知带电粒子所带的电荷量为q,质量为m(重力忽略不计,电场、磁场区域足够大).求:
(1)带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离;
(2)带电粒子从O点开始到第3次通过虚线时所经历的时间;
(3)带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离.
如图所示,真空中xOy 平面内有一束宽度为d 的带正电粒子束沿x 轴正方向运动,所有粒子为同种粒子,速度大小相等,在第一象限内有一方向垂直xOy 平面的有界匀强磁场区(图中未画出),所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x 轴上的a 点.下列说法中正确的是
A.磁场方向一定是垂直xOy 平面向里 |
B.所有粒子通过磁场区的时间相同 |
C.所有粒子在磁场区运动的半径相等 |
D.磁场区边界可能是圆,也可能是其他曲线 |
如图所示为圆柱形区域的横截面,在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射,穿过此区域的时间为t,在该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射,粒子飞出此区域时,速度方向偏转60°角,如图所示,根据上述条件可求下列物理量中的( )
A.带电粒子的比荷 |
B.带电粒子在磁场中运动的周期 |
C.带电粒子在磁场中运动的半径 |
D.带电粒子的初速度 |
如图所示,在平面直角坐标系xOy内,第II、III象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,第I、IV象限内存在半径为L的圆形匀强磁场,磁场圆心在M(L,0)点,磁场方向垂直坐标平面向外,一带正电的粒子从第III象限中的Q(-2L,-L)点以速度沿x轴正方向射出,恰好从坐标原点O进入磁场,从P(2L,0)点射出磁场,不计粒子重力,求:
(1)粒子进入磁场时的速度大小和方向;
(2)电场强度与磁感应强度大小之比;
(3)若L=1m,则粒子在磁场与电场中运动的总时间是多少?
如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场边界上,有两个质量、电荷量均相等的正、负离子(不计重力),从O点以相同的速度射入磁场中,射入方向均与边界成θ角,则正、负离子在磁场中运动的过程,下列判断不正确的是( )
A.运动的轨道半径相同 |
B.重新回到磁场边界时速度大小和方向都相同 |
C.运动的时间相同 |
D.重新回到磁场边界的位置与O点距离相等 |
如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电荷量为+q,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为θ=45°,孔Q到板的下端C的距离为L,当M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上,求:
(1)两板间电压的最大值Um;
(2)CD板上可能被粒子打中区域的长度s;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间tm.
在一个边界为等边三角形的区域内,存在一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,在磁场边界上的P点处有一个粒子源,发出比荷相同的三个粒子a、b、c(不计重力)沿同一方向进入磁场,三个粒子通过磁场的轨迹如图所示,用ta、tb、tc分别表示a、b、c通过磁场的时间;用ra、rb、rc分别表示a、b、c在磁场中的运动半径,则下列判断正确的是( )
A.ta=tb>tc | B.tc>tb>ta | C.rc>rb>ra | D.rb>ra>rc |