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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
【考点】
带电粒子在匀强磁场中的运动;
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1. 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. 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
多选题
普通
2. 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
3. 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
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. 1932年,美国物理学家安德森在宇宙射线实验中发现了正电子(带正电荷)。他利用放在强磁场中的云室来记录宇宙射线粒子,并在云室中加入一块厚6mm的铅板,借以减慢粒子的速度。当宇宙射线粒子通过云室内的垂直纸面的匀强磁场时,拍下粒子径迹的照片,如图甲所示,根据照片画出的轨迹示意图乙。
(1)
请判断正电子穿过铅板时的运动方向(“向左”或“向右”)和磁场的方向(“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”)。
(2)
已知正电子质量为m,带电量为e,磁感应强度为B,穿过铅板前后正电子做匀速圆周运动的轨道半径分别为r
1
和r
2
。求正电子穿过铅板过程中损失的动能。
解答题
普通
2. 如图甲所示,长度为
、内径为
的圆柱形直管道水平固定,放置在水平方向且磁感应强度大小为
的匀强磁场中(磁场方向可变)。
位于管道一端管口的水平轴线上,
处固定一粒子源,其可发射质量为
、带电荷量为
的电子。
(1)
若从
发出的电子的速度方向竖直向上,磁场的方向垂直纸面向里,粒子在管道内运动时,恰好不与管壁碰撞,求从
发出的电子的速率
;
(2)
若从
发出的电子的速度大小和方向与(1)问相同,以
点为原点,沿轴线向右建立坐标轴x,磁感应强度
与坐标
按图乙所示规律分布,磁场方向以垂直纸面向里为正。设电子经过磁场边界时,会立即进入另一磁场,则要使电子从管道轴线的另一端离开管道,求图中
的值和管道长度
的值;
(3)
若从
发出的电子的速度大小为
, 方向斜向右上方,与水平轴线方向的夹角为
。磁场的方向平行于轴线方向向右。经过一段时间后电子恰好从管道轴线的另一端离开管道,且整个过程粒子都不会与管道碰撞,则
、
分别应满足什么条件?
解答题
困难
3. 如图所示,平面直角坐标系
中,第Ⅱ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅲ、Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场。一质量为m,带电量为q的粒子由第Ⅱ象限中的
点,以速度
平行于x轴正方向射出,恰好由坐标原点O射入磁场。若不计粒子重力,求:
(1)
电场强度E的大小;
(2)
若粒子经过磁场偏转后,回到电场中又恰好能经过P点,求磁感应强度的大小;
(3)
粒子从P点出发回到P所用时间。
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. 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
3. 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