83带电粒子在复合场中的运动.docx

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83带电粒子在复合场中的运动

第三讲　带电粒子在复合场中的运动

1.水平放置的平行金属板a、b带有等量电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电的粒子在两板间做直线运动，粒子的重力不计．关于粒子在两板间运动的情况，正确的是（　　）

A．可能向右做匀加速直线运动

B．可能向左做匀加速直线运动

C．只能是向右做匀速直线运动

D．只能是向左做匀速直线运动

2．如图所示，真空中有正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，三个等量同种电荷的油滴A、B、C处于此区域中，A静止，B向右做匀速直线运动，C向左做匀速直线运动．则它们质量之间的关系是（　　）

A．mA＝mB＝mCB．mB

C．mC

3.磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能，是一种低碳环保发电机，有着广泛的发展前景．其发电原理示意图如图所示，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，整体上呈电中性）喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场区域有两块面积为S，相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路，设气流的速度为v，气体的电导率（电阻率的倒数）为g.则（　　）

A．两板间的电势差为U＝Bdv

B．上板是电源的正极，下板是电源的负极

C．流经R的电流强度为I＝

D．流经R的电流强度为I＝

4.如图所示，在同时存在匀强磁场和匀强电场的空间中取正交的坐标系Oxyz（z轴正方向竖直向上），一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（重力不能忽略）从原点O以速度v沿y轴正方向出发．下列说法正确的是（　　）

A．若电场沿z轴正方向、磁场沿y轴正方向，粒子只能做曲线运动

B．若电场沿z轴正方向、磁场沿z轴正方向，粒子可能做匀速圆周运动

C．若电场沿x轴正方向、磁场沿z轴正方向，粒子有可能做匀速直线运动

D．若电场沿x轴正方向、磁场沿x轴负方向，粒子有可能做匀速圆周运动

5.如图所示，空间的某个复合场区域内存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场．质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区，质子从复合场区穿出时的动能为Ek.那么氘核同样由静止开始经同一加速电场加速后穿过同一复合场后的动能E′k的大小是（　　）

A．E′k＝EkB．E′k>Ek

C．E′k

6.如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c为圆环上的三个点，a点为最高点，c点为最低点，Ob沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放．下列判断正确的是（　　）

A．当小球运动的弧长为圆周长的

时，洛伦兹力最大

B．当小球运动的弧长为圆周长的

时，洛伦兹力最大

C．小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大

D．小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小

7.如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B束，下列说法中正确的是（　　）

A．组成A、B束的离子都带正电

B．组成A、B束的离子质量一定不同

C．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

D．A束离子的比荷

大于B束离子的比荷

8.如图所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线L做直线运动，L与水平方向成β角，且α>β，则下列说法中错误的是（　　）

A．液滴一定做匀速直线运动

B．液滴一定带正电

C．电场线方向一定斜向上

D．液滴有可能做匀变速直线运动

9．如图所示，一束粒子（不计重力，初速度可忽略）缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域Ⅰ，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ，其中磁场的方向如图所示，磁感应强度大小可根据实际要求调节，收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上．则收集室收集到的是（　　）

A．具有特定质量的粒子　　B．具有特定比荷的粒子

C．具有特定速度的粒子D．具有特定动能的粒子

10.地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直纸面向里，一个带电油滴能沿一条与竖直方向成α角的直线MN运动（MN在垂直于磁场方向的平面内），如图所示．则以下判断中正确的是（　　）

A．如果油滴带正电，它是从M点运动到N点

B．如果油滴带正电，它是从N点运动到M点

C．如果电场方向水平向左，油滴是从M点运动到N点

D．如果电场方向水平向右，油滴是从M点运动的N点

11．某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动，如图所示，材料表面上方矩形区域PP′N′N充满竖直向下的匀强电场，宽为d；矩形区域NN′M′M充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，长为3s，宽为s；NN′为磁场与电场之间的薄隔离层．一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子，从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场，电子每次穿越隔离层，运动方向不变，其动能损失是每次穿越前动能的10%，最后电子仅能从磁场边界M′N′飞出，不计电子所受重力．

（1）求电子第二次与第一次圆周运动半径之比；

（2）求电场强度的取值范围；

（3）A是M′N′的中点，若要使电子在A、M′间垂直于AM′飞出，求电子在磁场区域中运动的时间．

12．扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆．其简化模型如图：

Ⅰ、Ⅱ两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为L，磁场方向相反且垂直于纸面．一质量为m、电荷量为－q、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器MN板处由静止释放，极板间电压为U，粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区，射入时速度与水平方向夹角θ＝30°.

（1）当Ⅰ区宽度L1＝L、磁感应强度大小B1＝B0时，粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为30°，求B0及粒子在Ⅰ区运动的时间t.

（2）若Ⅱ区宽度L2＝L1＝L、磁感应强度大小B2＝B1＝B0，求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差h.

（3）若L2＝L1＝L，B1＝B0，为使粒子能返回Ⅰ区，求B2应满足的条件．

（4）若B1≠B2、L1≠L2，且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出．为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ左边界射入的方向总相同，求B1、B2、L1、L2之间应满足的关系式．