在xOy坐标系的Ⅰ、Ⅳ象限有垂直纸面向里的匀强磁场,在x轴上A点(L,0)同时以相同速率v沿不同方向发出a、b两个相同带电粒子(粒子重力不计),其中a沿平行+y

在xOy坐标系的Ⅰ、Ⅳ象限有垂直纸面向里的匀强磁场,在x轴上A点(L,0)同时以相同速率v沿不同方向发出a、b两个相同带电粒子(粒子重力不计),其中a沿平行+y

题型:不详难度:来源:
在xOy坐标系的Ⅰ、Ⅳ象限有垂直纸面向里的匀强磁场,在x轴上A点(L,0)同时以相同速率v沿不同方向发出a、b两个相同带电粒子(粒子重力不计),其中a沿平行+y方向发射,经磁场偏转后,均先后到达y轴上的B点(0,


3
L),则两个粒子到达B点的时间差为(  )
A.


3
πL
v
B.
4


3
πL
3v
C.
4πL
3v
D.
8πL
3v

答案
做出ab的运动的轨迹如图,
对于a的运动轨迹,由几何关系得:
R2=(R-L)2+(


3
L)2

解得:R=2L
a粒子的偏转角:sinθ=


3
L
2L
=


3
2

所以:θ=
1
3
π

同理,由图可得b粒子的偏转角:β=
5
3
π

a粒子在磁场中运动的时间:tA=
θ•R
v
=
πR
3v
=
2πL
3v

b粒子在磁场中运动的时间:tB=
β•R
v
=
5πR
3v
=
10πL
3v

所以,它们到达B点的时间差:△t=tB-tA=
10πL
3v
-
2πL
3v
=
8πL
3v

故选:D
举一反三
如图所示,在以OM和ON为边界的区域内有一磁感应强度为B,垂直于纸面向里的匀强磁场,在ON的左侧区域存在一平行于OM的匀强电场(图中未画出),OM、ON间的夹角α满足tanα=
3
2
,现有大量的带负电的粒子从O点以大小不同的速度垂直射入电场,粒子在MON平面内运动,一段时间后通过ON边界进入磁场,已知带电粒子的质量为m,带电量为q,以v0的初速度射入电场中的粒子在磁场中运动时恰好与OM边界相切.不计重力和粒子间的相互作用,tan37°=
3
4

(1)试确定这些带电粒子第一次进入磁场的方向;
(2)试确定匀强电场的电场强度的大小和方向;
(3)若带电粒子射入电场的初速度vx
4
9
v0 ,试确定这些带电粒子第一次在磁场中运动的时间范围.(可用反三角函数表示)
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如图所示是一种简化磁约束示意图,可以将高能粒子约束起来.有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R1,外半径R2,被约束的粒子带正电,比荷
q
m
=4.0×107C/kg,不计粒子重力和粒子间相互作用.(请在答卷中简要作出粒子运动轨迹图)
(1)若内半径R1=1m,外半径R2=3m,要使从中间区域沿任何方向,速率v=4×
107m/s的粒子射入磁场时都不能越出磁场的外边界,则磁场的磁感应强度B至少为多大?
(2)若内半径R1=


3
m,外半径R2=3m,磁感应强度B=0.5T,带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场,则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率vm是多少?
(3)若带电粒子以(2)问中最大速率vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场,请在图中画出其运动轨迹,并求出粒子从出发到第二次回到出发点所用的时间(结果可用分数表示或保留二位有效数字).
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如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计)由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点.匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°.求:
(1)电子在磁场中运动的时间t;
(2)若改变PQ间的电势差,使电子刚好不能从边界Ⅲ射出,则此时PQ间的电势差U是多少?
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如图所示,在水平地面上方附近有一范围足够大的互相正交的匀强电场和匀强磁场区域.磁场的磁感应强度为B,方向水平并垂直纸面向里.一质量为m、带电荷量为q的带正电微粒在此区域内沿竖直平面(垂直于磁场方向的平面)做速度大小为v的匀速圆周运动,重力加速度为g.
(1)求此区域内电场强度的大小和方向
(2)若某时刻微粒在场中运动到P点时,速度与水平方向的夹角为60°,且已知P点与水平地面间的距离等于其做圆周运动的半径.求该微粒运动到最高点时与水平地面间的距离.
(3)当带电微粒运动至最高点时,将电场强度的大小变为原来的
1
2
(不计电场变化对原磁场的影响),且带电微粒能落至地面,求带电微粒落至地面时的速度大小.
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如图,在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m、电量为q的正离子,速率都为v.对哪些在xy平面内运动的离子,在磁场中可能到达的最大x=______,最大y=______.
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