選修第3章《磁場》帶電粒子在組合場中的運動

2022-12-28 22:51:04 字數 1803 閱讀 5999

9、如圖所示,空間分布著有理想邊界的勻強電場和勻強磁場.左側勻強電場的場強大小為e、方向水平向右,電場寬度為l;中間區域勻強磁場的磁感應強度大小為b,方向垂直紙面向裡.乙個質量為m、電量為q、不計重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的o點由靜止開始運動,穿過中間磁場區域進入右側磁場區域後,又回到o點,然後重複上述運動過程.求:

(1)中間磁場區域的寬度d;

(2)帶電粒子從o點開始運動到第一次回到o點所用時間t.

10.如圖所示,在座標系xoy平面內,在x=0和x=l範圍內分布著勻強磁場和勻強電場,磁場的下邊界ab與y軸成45°,其磁感應強度為b,電場的上邊界為x軸,其電場強度為e。現有一束包含著各種速率的同種粒子由a點垂直y軸射入磁場,帶電粒子的比荷為。

一部分粒子通過磁場偏轉後由邊界ab射出進入電場區域。求:

(1)求能夠由ab邊界射出的粒子的最大速率;

(2)粒子在電場中運動一段時間後由y軸射出電場,射出點與原點的最大距離。

11. 如圖,在區域i(0≤x≤d)和區域ii(d⑴粒子a射入區域i時速度的大小;

⑵當a離開區域ii時,a、b兩粒子的y座標之差。

12.在xoy座標平面內存在著如圖所示的有理想邊界的勻強電場和勻強磁場,在x<-2d的區域內勻強電場的場強為e、方向沿+x軸方向,在-2d0的區域內勻強磁場的磁感應強度的大小為,方向垂直於該平面向外。一質量為m、帶電荷量為+q的微粒從x軸上的x=-3d處由靜止釋放,經過-2d(1)微粒到達x=-2d處的速度;

(2)微粒離開電場時沿y軸正方向上的位移;

(3)微粒第一次打到x軸上的座標。

5. 如圖7所示,板間距為d、板長為l的兩塊平行金屬板ef、gh水平放置,在緊靠平行板右側的正三角形區域內存在著垂直紙面的勻強磁場,三角形底邊bc與gh在同一水平線上,頂點a與ef在同一水平線上。乙個質量為m、電量為-q的粒子沿兩板中心線以初速度水平射入,若在兩板之間加某一恆定電壓,粒子離開電場後垂直ab邊從d點進入磁場,,並垂直ac邊射出(不計粒子的重力),求:

(1)上下兩極板間的電勢差; (2)三角形區域內磁感應強度;

(3)若兩板間不加電壓,三角形區域內的磁場方向垂直紙面向裡,要使粒子進入磁場區域後能從ab邊射出,試求所加磁場的磁感應強度最小值。

6.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,圖中虛線為磁場區的右邊界.現有質量為m、電荷量為-q的帶電粒子,從電場中的p點以初速度v0沿x軸正方向開始運動.已知p點的座標為(-l,0)且l=,不計帶電粒子的重力.試求:

(1)帶電粒子運動到y軸上時的速度;

(2)要使帶電粒子能穿越磁場區域而不再返回到電場中,磁場的寬度最大為多少?

7. 如圖所示,乙個質量為m =2.0×10-11kg,電荷量q = +1.

0×10-5c的帶電微粒(重力忽略不計),從靜止開始經u1=100v電壓加速後,水平進入兩平行金屬板間的偏轉電場,偏轉電場的電壓u2=100v。金屬板長l=20cm,兩板間距d =cm。求:

(1)微粒進入偏轉電場時的速度v0大小;

(2)微粒射出偏轉電場時的偏轉角θ;

(3)若該勻強磁場的寬度為d=10cm,為使微粒不會由磁場右邊射出,該勻強磁場的磁感應強度b至少多大?

8. 如圖所示,在平面直角座標系xoy內,第ⅰ象限的等腰直角三角形mnp區域內存在垂直於座標平面向外的勻強磁場,y<0的區域內存在著沿y軸正方向的勻強電場.一質量為m、電荷量為q的帶電粒子從電場中q(-2h,-h)點以速度v0水平向右射出,經座標原點o處射入第ⅰ象限,最後以垂直於pn的方向射出磁場.已知mn平行於x軸,n點的座標為(2h,2h),不計粒子的重力,求:

(1)電場強度e的大小;

(2)磁感應強度b的大小.

(3)粒子磁場中運動的時間t。

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