有界磁场1.doc

带电粒子在有界磁场中的运动（一） 姓名：___________班级：___________考号：___________ 1．如图所示，含有、、的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点．则（ ） A．打在P1点的粒子是 B．打在P2点的粒子是和 C．O2P2的长度是O2P1长度的2倍 D．粒子在偏转磁场中运动的时间都相等 2．如图所示，在轴右侧存在着垂直于纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，一个不计重力、比荷为的带电粒子从坐标原点处以某速度射入磁场，粒子射入磁场时的速度方向垂直于磁场且与轴正方向成角，粒子在磁场中穿过轴正半轴后从轴离开磁场。在运动过程中，粒子距轴的最大距离为，则该粒子的种类和速度大小是 A．正电荷， B．负电荷， C．负电荷， D．正电荷， 3．如图所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，设粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2（带电粒子重力不计），则（ ） A．t1：t2=1：3 B．t1：t2=3：2 C．v1：v2=1：2 D．v1：v2=1：3 4．空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是（ ） A．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 B．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同 D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大 5．质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为d/2，如图所示．已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．求： （1）带电粒子进入磁场时的速度大小； （2）匀强磁场的磁感应强度的大小． 6．如图所示，在y＜0的区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直于xy平面并指向纸里，磁感应强度为B．一带负电的粒子（质量为m、电荷量为q）以速度v0从O点射入磁场，入射方向在xy平面内，与x轴正向的夹角为θ．求： （1）该粒子射出磁场的位置； （2）该粒子在磁场中运动的时间．（粒子所受重力不计） 7．如图所示，在倾角为30°的斜面OA左侧有一竖直档板，档板与斜面OA间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B=0.2T，档板上有一小孔P，OP=0.6m，现有一质量m=4×10﹣20kg，带电量q=+2×10﹣14C的粒子，从小孔以速度v0=3×104m/s水平射进磁场区域．粒子重力不计． （1）粒子在磁场中做圆周运动的半径是多少？ （2）通过调整粒子进入磁场的速度大小可以控制粒子打到斜面OA时的速度方向，现若要粒子垂直打到斜面OA上，则粒子进入磁场的速度该调整为多少？此情况下粒子打到斜面OA的时间又为多少？ 8．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，宽度为d，一电子从磁场做边界垂直射入，当其从右边界穿出时速度方向与入射方向的夹角为30°，已知的质量m，电量为e，不计电子的重力，求： （1）电子的在磁场中的运动的半径； （2）电子入射速度的大小； （3）电子穿过磁场的时间． 9．(选做)如图所示，在空间中存在垂直纸面向里的场强为B匀强磁场，其边界AB、CD的宽度为d，在左边界的Q点处有一质量为m，带电量大小为q的负粒子沿与左边界成30°的方向射入磁场，粒子重力不计，求： （1）若带电粒子能从AB边界飞出，求带电粒子在磁场中运动的最大半径Rm和时间t． （2）若带电粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示的匀强电场中减速至零且恰好到达两极板的中点，求极板间电压U． （3）若带电粒子的速度是（2）中的倍，并可以从Q点沿纸面各个方向射入磁场，则粒子能打到CD边界的范围？ 10．质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，加速电压为U1；b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；c为偏转分离器，磁感应强度为B2．今有一质量为m，电荷量为+q的带电粒子，经加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器．粒子从O点进入分离器后在洛伦兹方的作用下做半个圆周运动后打到底片上并被接收，形成一个细条纹，测出条纹到O点的距离为L．求： （1）粒子离开加速器的速度大小v？ （2）速度选择器的电压