带电粒子在组合场中运动1练习.doc

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1、带电粒子在组合场中运动1练习1.一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．下列说法正确的是(　　)A．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子2.如图所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B1＝2B2，一带电荷量为＋q(q>0)、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O点(　　)A.B

2、.C.D.3．1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱仪的研究荣获了诺贝尔化学奖．若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是(　　)A．该束带电粒子带负电B．速度选择器的P1极板带正电C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小4.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的，电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点，为了让电子束射到屏幕边缘P，需要

3、加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？5．将边长为3L的正方形区域分成相等的三部分，左右两侧为匀强磁场，中间区域为匀强电场，如图所示。左侧磁场的磁感应强度大小为B1＝，方向垂直纸面向外；右侧磁场的磁感应强度大小为B2＝，方向垂直于纸面向里；中间区域电场方向与正方形区域的上下边界平行。一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子从平行金属板的正极板开始由静止被加速，加速电压为U，加速后粒子从a点进入左侧磁场，又从距正方形上下边界等间距的b点沿与电场平行的方向进入电场，不计粒子重力，求：(1)粒子经过平行金属板加速后的速度大小；(2)粒子在左侧磁场区域内运动时的

4、半径及运动时间；(3)电场强度E的取值在什么范围内时粒子能从右侧磁场的上边缘cd间离开？6．如图所示，纸面内有边长为l的正方形区域A和宽为l、长为3l的长方形区域B。区域A内存在着水平向左、场强大小为E0的匀强电场。区域A左边界中点O处可不断供给初速度为零、带电量为q、质量为m的带负电的粒子，单位时间供给粒子数量为n。区域B内存在一个方向向下，场强大小与时间成正比的匀强电场(E＝kt，当有粒子刚进入区域B时开始计时)。不计重力、空气阻力及粒子间的相互作用。由于粒子的速度很大，运动时间极短，粒子从进入区域B到最终离开区域B的过程中电场强度可认为不变。求：(1)刚进入区域B时粒子

5、速度是多大？(2)从MN段边界射出的粒子数有多少？(3)若在区域B上方添加范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，可使从M点射出的粒子返回区域B并从距上边界的P点射出(进出磁场的时间也忽略不计)。求满足条件的磁场的磁感应强度的可能值？带电粒子在组合场中运动1参考答案1.A2.解析：带电粒子在B1区的径迹的半径r1＝，运动周期T1＝；在B2区的径迹的半径r2＝，运动周期T2＝.由于B1＝2B2，所以r2＝2r1，粒子运动径迹如图所示，到向下再一次通过O点的时间t＝T1＋＝＋＝＝，故选B项．答案：B3.解析：根据带电粒子在磁场中偏转情况，由左手定则可知，该束带电粒子带正电，选项A错误

6、；速度选择器的P1极板带正电，选项B正确；粒子进入B2磁场，洛伦兹力提供向心力，由R＝可知，在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小，选项C错误，D正确．答案：BD4.解析：如图所示，电子在磁场中沿圆弧ab运动，圆心为c，半径为R，以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子质量和电荷量，则：eU＝mv2，evB＝，又有tan＝，由以上各式解得B＝tan.答案：tan5.解析　(1)粒子在电场中运动时qU＝mv2解得v＝(2)粒子进入磁场B1后qvB1＝解得R1＝＝设粒子在磁场B1中转过的角度为α，由sinα＝，解得α＝60°周期T＝粒子在磁场B1中运动的时间为t＝T＝(

7、3)粒子在磁场B2中运动，在上边缘cd间离开的速度分别为vn与vm，与之相对应的半径分别为Rn与Rm。由分析知Rn＝L，Rm＝L牛顿第二定律qvnB2＝粒子在电场中qEnL＝mv－mv2解得En＝同理Em＝所以电场强度的范围为≤E≤答案　(1)　(2)　　(3)≤E≤6.解析　(1)设速度大小为v，对粒子从出发至进入区域B的过程应用动能定理：E0ql＝mv2解得v＝(2)设由N点射出时电场的场强大小为EN，粒子通过电场时间为ΔtN水平方向　2l＝vΔtN竖直方向　＝Δt　EN＝ktN设由M点射出时电场的