- 运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力
- 共2261题
初速度为零的离子经过电势差为U的电场加速后,从离子枪T中水平射出,与离子枪相距d处有两平行金属板MN和PQ,整个空间存在一磁感强度为B的匀强磁场如图10-28所示。不考虑重力的作用,荷质比q/m(q,m分别为离子的带电量与质量),应在什么范围内,离子才能打到金属板上?
正确答案
设离子带负电,若离子正好打到金属板的近侧边缘M,则其偏转半
若离子正好打到金属板的远侧边缘N,则其偏转半径满足关系
即
因离子从离子枪射出的速度v由离子枪内的加速电场决定
即
代入式④即得
讨论:由以上方程组可知
已知电子运动的轨道半径大于,求:
(1)电子从点进入磁场时的速度大小;
(2)若圆形磁场区域的圆心处于不同的位置(原点
始终在磁场区域的边界上),电子从磁场区域射出时的偏转角也将不同。求 电子从磁场区域射出时偏转角可达到的最大值。
正确答案
(1)(2)
(1)由 得
(3分)
由(
为电子圆轨道半径) (3分)
得 (3分)
(3分)
(2)由图可知: (3分)
圆轨道对应的弦越长,圆心角越大,即偏转角越大。当弦长为圆形磁场的直径时.电子射出磁场区域时的偏转角最大为(3分)
由图可知: (2分)
如图所示,放置在平面中第二象限内P点的粒子放射源连续放出质量均为m、电量为-q的一簇粒子,已知入射粒子以同一速度v朝x轴以上向不同方向散开,垂直纸面的匀强磁场B将这些粒子聚焦于R点(磁场区域大致如图所示),其中已知PR=2a,离子的轨迹关于y轴对称的。试确定磁场区域的边界函数方程。不计粒子重力及相互间的作用。
正确答案
试题分析:在磁场B中,粒子受洛仑兹力作用作半径为R的圆周运动:
即:
设半径为R的圆轨道上运动的粒子,在点A (x,y)离开磁场,沿切线飞向R点。
由相似三角形得到:
同时,A作为轨迹圆上的点,应满足方程:
消去,得到满足条件的A点的集合,
因此,表示磁场边界的函数方程为:
即所求磁场边界方程为:
点评:本题由于结合较多的数学知识,特别是圆的性质,故此类题型重点在于熟练把握圆的性质;可以先大致画出圆的轨迹,根据偏转方向等确定出圆心和半径,再利用几何知识求出结果。
在贝克勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入研究,下图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹,请图中各射线的名称:
1射线是: ,
2射线是: ,
3射线是: ___________。
正确答案
1射线是 β 射线 ,
2射线是 γ 射线 ,
3射线是: α射线。
本题考查的是带电粒子在磁场运动的问题,由图可知1线粒子带负电,于是可知为β 射线,2线粒子是中性的,可知为γ 射线;3线粒子带正电,可知为α射线;
如图所示,直角坐标系OXY,在X>0的空间存在着匀强磁场,
磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m、电量为q的带电粒子,以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向,由O点射入磁场区域。不计重力,不计粒子间的相互影响。图中曲线表示带电粒子可能经过的区域边界,其中边界与X轴交点P的坐标为(a,0),边界与Y轴交点为Q。求:
⑴判断粒子带正电荷还是负电荷?
⑵磁感应强度B的大小。
⑶指出能到 达Q点的带电粒子在O点的入射方向。
正确答案
(1)正电
(2)
(3)能到达Q点的带电粒子在O点的入射方向沿X轴正方向
解:
(1)粒子带正电…………2分
(2)由几何关系可知:带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为
…………2分
据牛顿第二定律,得
…………2分
联立以上两式解得
…………2分
(3)能到达Q点的带电粒子在O点的入射方向沿X轴正方向。…………2分
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