帶電粒子在復合場中運動 學生

2022-05-08 01:57:03 字數 2878 閱讀 4075

型別一:帶電粒子在組合場裡的運動

1、在如圖所示的直角座標系中,在y≥0的區域內有一垂直於 xoy平面的勻強磁場,在第四象限內有一平行於x軸方向的勻強電場。現使乙個質量為m的帶電粒子,從座標原點o以速度v沿y軸正方向射入勻強磁場,帶電粒子從點 p(a,0)射出磁場,最後再從q點射出勻強電場,射出電場時粒子速度跟y軸的夾角為120 0。(粒子重力不計)求:

1 帶電粒子從o點射入磁場,到達p點經歷的時間。

② 勻強電場的場強與勻強磁場的磁感應強度大小的比值。

2.如圖所示,兩導體板水平放置,兩板間電勢差為u, 帶電粒子以某一初速度v0沿平行於兩板的方向從兩板正中間射入,穿過兩板後又垂直於磁場方向射入邊界線豎直的勻強磁場,則:粒子射入磁場和射出磁場的m、n兩點間的距離d隨著u和v0的變化情況為( )

a、d隨v0增大而增大,d與u無關

b、d隨v0增大而增大,d隨u增大而增大

c、d隨u增大而增大,d與v0無關

d、d隨v0增大而增大,d隨u增大而減小

3.在如圖所示的空間區域裡,y軸左方有一勻強電場,場強方向跟y軸負方向成30°角,大小為e = 4.0×105n/c,y軸右方有一垂直紙面的勻強磁場,有一質子以速度υ0 = 2.0×106m/s由x軸上a點(oa = 10cm)第一次沿x軸正方向射入磁場,第二次沿x軸負方向射入磁場,迴旋後都垂直射入電場,最後又進入磁場,已知質子質量m為1.6×10-27kg,求:

(1)勻強磁場的磁感應強度;

(2)質子兩次在磁場中運動的時間之比;

(3)質子兩次在電場中運動的時間各為多少

型別二:帶電粒子在疊加場裡的運動

4:在某個空間內有乙個水平方向的勻強電場,電場強度,又有乙個與電場垂直的水平方向勻強磁場,磁感強度b=10t。現有乙個質量m=2×10-6kg、帶電量q=2×10-6c的微粒,在這個電場和磁場疊加的空間作勻速直線運動。

假如在這個微粒經過某條電場線時突然撤去磁場,那麼,當它再次經過同一條電場線時,微粒在電場線方向上移過了多大距離。(g取10m/s2)

5、如圖所示,兩塊水平放置的金屬板長l=1.40m,間距為d=0.30m。

兩板間有b=1.25t,方向垂直紙面向裡的勻強磁場。兩板電勢差u=1.

5×103v,上板電勢高。當t=0時,質量m=2.00×10-15kg,電量q= 1.

00×10-10c的正粒子,以速度v=4.00×103m/s從兩板**水平射入。不計重力,試分析:

① 粒子在兩板間如何運動?② 粒子在兩板間的運動時間是多少?

【變式練習】若上板電勢變化如圖所示,下板電勢始終為零。其他條件不變,試分析:① 粒子在兩板間如何運動?② 粒子在兩板間的運動時間是多少?

6.如圖所示的座標系,x軸沿水平方向,y軸沿豎直方向。在x軸上方空間的第

一、第二象限內,既無電場也無磁場,在第三象限,存在沿y軸正方向的勻強電場和垂直xy平面(紙面)向裡的勻強磁場,在第四象限,存在沿y軸負方向、場強大小與第三象限電場場強相等的勻強電場。一質量為m、電荷量為q的帶電質點,從y軸上y = h處的p1點以一定的水平初速度沿x軸負方向進入第二象限。然後經過x軸上x=-2h處的p2點進入第三象限,帶電質點恰好能做勻速圓周運動。

之後經過y軸上y=-2h處的p3點進入第四象限。已知重力加速度為g。試求:

(1) 粒子到達p2點時速度的大小和方向

(2) 第三象限空間中電場強度和磁感應強度的大小

(3) 帶電質點在第四象限空間運動過程中最小速度的大小和方向。

型別三:帶電粒子在復合場中運動的臨界問題

7、如圖所示,座標空間中有場強為e的勻強電場和磁感應強度為b的勻強磁場,y軸為兩種場的分介面,圖中虛線為磁場區域的右邊界,現有一質量為m,電荷量為-q的帶電粒子從電場中座標位置(-l,0)處,以初速度沿軸正方向運動,且已知。試求:使帶電粒子能穿越磁場區域而不再返回電場中,磁場的寬度d應滿足的條件.

(粒子的重力不計)

8.如圖所示,兩塊垂直紙面的平行金屬板a、b相距d=10.0 cm,b板的**m處有乙個α粒子源,可向各個方向射出速率相同的α粒子,α粒子的荷質比q/m=4.82×107 c/kg.

為使所有α粒子都不能達到a板,可以在a、b板間加乙個電壓,所加電壓最小值是u0=4.15×104 v;若撤去a、b間的電壓,仍使所有α粒子都不能到達a板,可以在a、b間加乙個垂直紙面的勻強磁場,該勻強磁場的磁感應強度b必須符合什麼條件?

9、如圖甲所示,直角座標系中直線ab與橫軸x夾角∠bao=30°,ao長為a。假設在點a處有一放射源可沿∠bao所夾範圍內的各個方向放射出質量為m、速度大小均為v、帶電量為e的電子,電子重力忽略不計。在三角形abo內有垂直紙面向裡的勻強磁場,當電子從頂點a沿ab方向射入磁場時,電子恰好從o點射出。

試求:(1)從頂點a沿ab方向射入的電子在磁場中的運動時間t;

(2)磁場大小、方向保持不變,改變勻強磁場分布區域,使磁場存在於三角形abo內的左側,要使放射出的電子穿過磁場後都垂直穿過y軸後向右運動,試求勻強磁場區域分布的最小面積s。

(3)磁場大小、方向保持不變,現改變勻強磁場分布區域,使磁場存在於y軸與虛線之間,示意圖見圖乙所示,仍使放射出的電子最後都垂直穿過y軸後向右運動,試確定勻強磁場左側邊界虛線的曲線方程。

10、如圖所示的空間分為i、ii、iii三個區域,邊界ad與邊界ac的夾角為30°,邊界ad與邊界ef平行,邊界ac與邊界mn平行,i區域內存在勻強電場,電場方向垂直於邊界ad,ii、iii區域均存在磁感應強度大小為b的勻強磁場,磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向裡,iii區域寬度為2d。大量質量為m、電荷量為+q的相同粒子在邊界ef上的不同點由靜止經電場加速後,到達邊界ad時的速度大小均為,然後,沿紙面經邊界ad進入ii區域磁場。不計粒子的重力,不計粒子間的相互作用力。

試問:(1)邊界ef與邊界ad間的電勢差。

(2)邊界ad上哪個範圍內進入ii區域磁場的粒子,都能夠進入iii區域的磁場?

(3)對於能夠進入iii區域的這些粒子而言,它們通過iii區域所用的時間不盡相同,那麼通過iii區域的最短時間是多少。

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