图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B,在X轴上距坐标原点L的P处为离子的入射口,在Y上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L的M处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m,电量为q,不计其重力。
(1)求上述粒子的比荷;
(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小和方向;
(3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积。
两个电荷量分别为q和-q的带电粒子分别以速度va和vb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.两粒子的轨道半径之比Ra∶Rb=∶1 |
C.两粒子的质量之比ma∶mb=1∶2 |
D.两粒子的速度之比va∶vb=1∶2 |
如图所示,以直角三角形AOC 为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,∠A=60°,AO=a.在O 点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子,粒子的比荷为q/m,发射速度大小都为v0,且满足v0=,发射方向由图中的角度θ表示.对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用),下列说法正确的是( )
A.粒子有可能打到A 点 |
B.以θ=60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短 |
C.以θ<30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等 |
D.在AC 边界上只有一半区域有粒子射出 |
(12分)在电视机的设计制造过程中,要考虑到地磁场对电子束偏转的影响,可采用某种技术进行消除.为确定地磁场的影响程度,需先测定地磁场的磁感应强度的大小,在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和竖直向下的分量B2,其中B1沿水平方向,对电子束影响较小可忽略,B2可通过以下装置进行测量.如图11所示,水平放置的显像管中电子(质量为m,电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0),先经电压为U的电场加速,然后沿水平方向自南向北运动,最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上,电子束在屏上的偏移距离为d.
(1)试判断电子束偏向什么方向;
(2)试求地磁场的磁感应强度的竖直分量B2.
(11分)如图10所示,长为L、间距为d的平行金属板间,有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两板不带电,现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计),从左侧两极板的中心处以不同速率v水平射入,欲使粒子不打在板上,求粒子速率v应满足什么条件?、
如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计)由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求:
(1)电子在磁场中运动的时间t;
(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U是多少?
两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的
A.轨道半径减小,角速度增大 | B.轨道半径减小,角速度减小 |
C.轨道半径增大,角速度增大 | D.轨道半径增大,角速度减小 |
如图所示,在竖直放置的金属板M上放一个放射源C,可向纸面内各个方向射出速率均为v的粒子,P是与金属板M 平行的足够大的荧光屏,到M的距离为d.现在 P与金属板M间加上垂直纸面的匀强磁场,调整磁感应强度的大小,恰使沿M板向上射出的粒子刚好垂直打在荧光屏上。若粒子的质量为m,电荷量为2e。则
A.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B的大小为 |
B.磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度B的大小为 |
C.在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为2d |
D.在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为3d |
图为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹.室中匀强磁场的方向与轨迹所在平面垂直(图中垂直于纸面向里),由此可知此粒子( )
A.一定带负电 |
B.可能带负电也可能带正电 |
C.可能是从上而下穿过该铅板 |
D.一定是从下而上穿过该铅板 |
如图所示,一质量为m,电荷量为q的粒子从容器A下方小孔S1飘入电势差为U的加速电场,然后让粒子从小孔S3垂直进入磁感应强度为B的磁场中,最后打到底片D上, 粒子的重力忽略不计。
(1)粒子在S1、S2之间做什么运动? 在S2、S3之间做何种运动,在磁场区域将做何种运动?
(2)粒子刚进入磁场时的速度大小
(3)若粒子最终打到底片的D点, S3距离D多远?
在一广阔的匀强磁场中,建立一直角坐标系,如图所示,在坐标系的原点O释放一速率为v,质量为m电荷量为十q的粒子(重力不计),释放时速度方向垂直于B的方向,且与x轴成30°角,
则(1)其第一次经过y轴时,轨迹与y轴交点离O点距离为多少?(不考虑空气阻力)
(2粒子从O点开始运动到穿过y轴时所用的时间
(3粒子做圆周运动圆心的坐标
如图所示,左右边界分别为PP′、QQ′的匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量大小为q的微观粒子,沿与左边界PP′成θ=45°方向以速度v0垂直射入磁场。不计粒子重力,欲使粒子不从边界QQ′射出,v0的最大值可能是
A. | B. |
C. | D. |
长为L的水平极板间,有垂直纸面向内的匀强磁场,如图所示,磁感强度为B,板间距离也为L,板不带电,现有质量为m,电量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是
A.使粒子的速度v<BqL/4m |
B.使粒子的速度v>5BqL/4m |
C.使粒子的速度v>BqL/m |
D.使粒子速度BqL/4m<v<5BqL/4m |
如图所示,摆球是带负电的摆球,在一匀强磁场中摆动,匀强磁场方向垂直纸面向里,摆球在AB间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F1,摆球加速度大小为a1,由B摆到最低点C时,摆线拉力的大小为F2,摆球加速度的大小为a2,则( )
A.F1>F2,a1=a2 | B.F1<F2,a1=a2 |
C.F1>F2,a1>a2 | D.F1<F2,a1<a2 |
如图所示,以直角三角形AOC 为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,∠A=60°,AO= a。在O 点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子,粒子的比荷为q/m,发射速度大小都为v0,且满足v0=,发射方向由图中的角度θ表示。对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用),下列说法正确的是( )
A.粒子有可能打到A 点 |
B.以θ = 60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短 |
C.以θ<30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等 |
D.在AC 边界上只有一半区域有粒子射出 |