带电粒子在磁场中的运动专向训练(含解析).docVIP

物理（带电粒子在磁场中的运动） 1、如图所示一带电粒子以一定的初速度由P 点射入匀强电场，入射方向与电场线垂直。粒子从Q点射出电场时，其速度方向与电场线成300角。已知匀强电场的宽度为d，P、Q两点的电势差为U，不计重力作用。求此匀强电场的场强大小。 2、如图所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=600。求电子的质量和穿越磁场的时间。 3、自由电子激光器是利用高速电子束射人方向交替变化的磁场，使电子在磁场中摆动着有进，进而产生激光的一种装置。在磁场中建立与磁场方向垂直的平面坐标系xoy，如图甲所示。方向交替变化的磁场随x坐标变化的图线如图乙所示，每个磁场区域的宽度，磁场的磁感应强度大小B0=3.75×10-4T，规定磁场方向垂直纸面向外为正方向。现将初速度为零的电子经电压U=4.5×103V的电场加速后，从坐标原点沿轴正方向射入磁场。电子电荷量e为1．6×10C，电子质量m取不计电子的重力，不考虑电子因高速运动而产生的影响。 ?? （1）电子从坐标原点进入磁场时的速度大小为多少？ ?? （2）请在图甲中画出x＝0至x＝4L区域内电子在磁场中运动的轨迹，计算电子通过图中各磁场区域边界时位置的纵坐标并在图中标出； ?? （3）从x＝0至x＝NL(N为整数)区域内电子运动的平均速度大小为多少？ 4、甲图为质谱仪的原理图，带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从C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，测得G、H间的距离为d，粒子的重力忽略不计. ?? （1）设粒子的电荷量为q，质量为m，试证明该粒子的比荷为：； （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. 5、两平面荧光屏互相垂直放置，在两屏内分别取垂直于两屏交线的直线为x轴和y轴，交点O为原点，如图所示，在y0，0xa的区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，在y0，xa的区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，两区域内的磁感应强度大小均为B.在O点有一处小孔，一束质量为m、带电量为q(q0)的粒子沿x轴经小孔射入磁场，最后打在竖直和水平荧光屏上，使荧光屏发亮，入射粒子的速度可取从零到某一最大值之间的各种数值.已知速度最大的粒子在0xa,的区域中运动的时间与在xa的区域中运动的时间之比为2：5，在磁场中运动的总时间为7T/12，其中T为该粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中作圆周运动的周期。试求两个荧光屏上亮线的范围（不计重力的影响）. 6、如图所示，在坐标xoy平面内，有一个匀强磁场，磁感应强度为B0=0.4T，方向垂直于xoy平面，且随时间作周期性变化，如图（b）所示。规定磁场方向垂直xoy平面向里为正。一个质量为m=2.0×10-12kg、电荷量为q=1.0×10-7C带正电荷的粒子，在t=0时刻从坐标原点以初速度v=1.0×104m/s沿x轴正方向射入匀强磁场中，经过一个周期T的时间，粒子到达图（a）中P点，不计粒子重力。 （1）若已知磁场变化的周期为T=×10-4/6S，求P点的坐标。 （2）因磁场变化的周期T的数值不是固定的，所以点P的位置随着周期T大小的变化而变化，试求点P纵坐标的最大值为多少？此时磁场变化的周期T为多少？ 7、如图所示，挡板P的右侧有匀强磁场，方向垂直纸面向里，一个带负电的粒子垂直与磁场方向经挡板上的小孔M进入磁场进入磁场时的速度方向与挡板成30°角，粒子在磁场中运动后，从挡板上的N孔离开磁场，离子离开磁场时的动能为EK，M、N相距为L，已知粒子所带电量值为q，质量为m，重力不计。求： （1）匀强磁场的磁感应强度的大小 （2）带电离子在磁场中运动的时间。 8、如图所示，在x0的区域内存在着垂直于xoy平面的匀强磁场B，磁场的左边界为x=0，一个带电量为q=+1.0×10-17C、质量为m=2．0×10-25kg的粒子，沿着x轴的正方向从坐标原点O射人磁场，恰好经过磁场中的P点，P点的坐标如图所示．已知粒子的动能为Ek=1.0×10-13J(不计粒子重力) 求:(1)匀强磁场的磁感强度方向及大小． ??? (2)粒子在磁场中从O点运动到y轴的时间． 9、在直径为d的圆形区域内存在均匀磁场、磁场方向垂直于圆面指向纸外。一电量为q、质量的m的粒子，从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场，其速度大小为v0，方向与AC成α角。若此粒子恰好能打在磁