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1. 如图所示,abcd为一正方形边界的匀强磁场区域,磁场边界边长为L,三个粒子以相同的速度从a点沿对角线方向射入,粒子1从b点射出,粒子2从c点射出,粒子3从cd边垂直射出,不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用. 根据以上信息,可以确定( )
A.
粒子1带负电,粒子2不带电,粒子3带正电
B.
粒子1和粒子3的比荷之比为2:1
C.
粒子1和粒子2在磁场中的运动时间之比为π:4
D.
粒子3的射出位置与d点相距
【考点】
带电粒子在匀强磁场中的运动;
【答案】
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1. 粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场,外圆是探测器。两个粒子先后从P点沿径向射入磁场,粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点。粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点。装置内部为真空状态,忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是( )
A.
粒子1可能为中子
B.
粒子2可能为电子
C.
若增大磁感应强度,粒子1可能打在探测器上的Q点
D.
若增大粒子入射速度,粒子2可能打在探测器上的Q点
多选题
容易
2. 如图所示,在第一象限内,存在磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向垂直于xOy平面向外。在y轴上的A点放置一放射源,可以不断地沿xOy平面内的不同方向以大小不等的速度放射出质量为m、电荷量+q的同种粒子,这些粒子打到x轴上的P点。知OA=OP=L。则( )
A.
粒子速度的最小值为
B.
粒子速度的最小值为
C.
粒子在磁场中运动的最长时间为
D.
粒子在磁场中运动的最长时间为
多选题
容易
1. 一有界匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外,其边界如图中虚线所示,其中射线bc足够长,
, 其他地方磁场的范围足够大。一束质量为m、电荷量为q的带正电粒子,在纸面内从a点垂直于ab射入磁场,这些粒子具有各种速率,不计粒子重力和粒子之间的相互作用,以下说法正确的是( )
A.
从ab边射出的粒子在磁场中运动的时间都相等
B.
从a点入射的粒子速度越大,在磁场中运动的时间越长
C.
粒子在磁场中的最长运动时间不大于
D.
粒子在磁场中的最长运动时间不大于
多选题
普通
2. 如图所示,挡板
左侧区域存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,挡板中间空隙
长度为L,纸面上O点到N、P的距离相等,均为L。O处有一粒子源,可向纸面所在平面的各个方向随机发射速率相同的带正电的粒子,粒子电荷量为q,质量为m,打到挡板上的粒子均被吸收。不计粒子重力和粒子间的相互作用。下列说法正确的是( )
A.
若粒子速率
, 粒子能从空隙
“逃出”的概率为
B.
若粒子速率
,
线段上各处都可能有粒子通过
C.
若粒子速率
, 粒子能从空隙
“逃出”的概率为
D.
若粒子速率
,
线段上各处都可能有粒子通过
多选题
普通
3. 如图所示,在边长为
的等边三角形内分布着垂直于纸面向外,磁感应强度大小为
的匀强磁场,在三角形的中心有一个点状的粒子源
, 它可沿平行纸面的各个方向发射质量为
, 电荷量为
, 速率为
的同种粒子。不考虑粒子重力及粒子间相互作用,下列说法正确的是( )
A.
有部分粒子能够击中三角形的顶点
B.
粒子在磁场中运动的最短时间为
C.
粒子在磁场中运动的最长时间为
D.
若磁感应强度大于
, 所有粒子均不能射出三角形区域
多选题
普通
1. 速度选择器装置如图所示,
粒子(
)以速度
自O点沿中轴线
射入,恰沿
做匀速直线运动。所有粒子均不考虑重力的影响,下列说法正确的是( )
A.
粒子(
)以速度
自
点沿中轴线从右边射入也能做匀速直线运动
B.
电子(
)以速度
自O点沿中轴线射入,恰沿中轴线
做匀速直线运动
C.
氘核(
)以速度
自O点沿中轴线
射入,动能将减小
D.
氚核(
)以速度2
自O点沿中轴线
射入,动能将增大
单选题
普通
2. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,其边界如图中虚线所示,
为半圆,ac、bd与直径ab共线,ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子,在纸面内从c点垂直于ac射入磁场,这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子,其运动时间为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
3. 如图所示,虚线MN将平面分成Ⅰ和Ⅱ两个区域,两个区域都存在与纸面垂直的匀强磁场。一带电粒子仅在磁场力作用下由Ⅰ区运动到Ⅱ区,弧线aPb为运动过程中的一段轨迹,其中弧aP与弧Pb的弧长之比为2:1,且两段圆弧对应圆心角相同,下列判断正确的是( )
A.
Ⅰ、Ⅱ两个磁场的磁感应强度方向相反,大小之比为1:2
B.
该粒子在Ⅰ、Ⅱ两个磁场中的磁场力大小之比为1:1
C.
该粒子通过aP、Pb两段弧的时间之比为1:1
D.
弧aP与弧Pb对应的圆的半径之比为3:1
单选题
普通
1. 如图所示,在直角坐标系
中,
区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场Ⅰ。
区域内有垂直坐标平面向外的匀强磁场Ⅱ,y轴左侧存在垂直坐标平面向外的矩形磁场Ⅲ(位置和范围未知),其中磁场Ⅱ与磁场Ⅲ的磁磁感应强度相同。一质量为m,带电量q的带正电粒子从点
以平行于x轴的初速度
射入磁场Ⅰ,经过一段时间粒子从
点离开磁场Ⅰ进入磁场Ⅱ,经磁场Ⅱ偏转后,从
点返回磁场Ⅰ。并从y轴上的Q点进入y轴左侧,经过矩形磁场Ⅲ的偏转后又回到Q点,到Q点时速度方向与y轴负方向夹角为
。不计粒子重力。
(1)
区域内匀强磁场的磁感应强度大小
;
(2)
粒子从P点运动到第一次经过Q点所用时间t;
(3)
求矩形磁场区域的最小面积。
解答题
普通
2. 如图所示,存在垂直平面向外、大小为
(T)的磁场,另有与
正交的电场
,
为空间任意点到
点的距离,
、
为系数。一质量为
、带电荷量为
(
)的粒子绕
点做顺时针匀速圆周运动,电场跟随带电粒子同步绕圆心
转动,电场方向与速度方向夹角
保持不变。带电粒子重力不计,运动时的电磁辐射忽略不计。则:
(1)
若
(T·m),
, 求粒子做匀速圆周运动的周期大小;(用
、
、
表示)
(2)
若
,
,
, 求粒子做匀速圆周运动的线速度大小;(用
、
、
表示)
(3)
若带电粒子运动时还受到阻力,阻力大小与速度大小成正比,方向与速度方向相反,即
,
为系数。当半径为
时,带电粒子的角速度大小恒为
, 求此时带电粒子运动速度的大小
(可以用
、
、
、
、
表示)和
;
(4)
当带电粒子运动到图中的A点时,撤掉原电场和磁场,整个空间处于垂直平面向外、大小为
的匀强磁场中,阻力大小仍与速度大小成正比,方向仍与速度方向相反,试判断并分析带电粒子停止的位置能否在
的连线上。
解答题
困难
3. 如图所示,矩形区域
内有垂直纸面向外的匀强磁场,质量为
、带电荷量为
的粒子以某初速度从
点沿
方向垂直射入磁场中,从
点离开磁场。已知磁感应强度为
,
, 粒子只受磁场力。求:
(1)
粒子的初速度大小
;
(2)
若将粒子的初速度增大为原来的两倍,仍从
点沿
方向垂直射入磁场中,求粒子在磁场中运动的时间。
解答题
普通
1. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,其边界如图中虚线所示,
为半圆,ac、bd与直径ab共线,ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子,在纸面内从c点垂直于ac射入磁场,这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子,其运动时间为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
2. 空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(
平面)向里,电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是( )
A.
B.
C.
D.
单选题
困难
3. 真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m,电荷量为e,忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,磁场的磁感应强度最小为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通