(10分)在如图所示的同心圆环形区域内有垂直于圆环面的匀强磁场,磁场的方向如图,两同心圆的半径分别为R0、2R0。将一个质量为m(不计重力),电荷量为+q的粒子通过一个电压为U的电场加速后从P点沿内圆的切线进入环形磁场区域。欲使粒子始终在磁场中运动,求匀强磁场的磁感应强度大小的范围。
高三物理计算题中等难度题
(10分)在如图所示的同心圆环形区域内有垂直于圆环面的匀强磁场,磁场的方向如图,两同心圆的半径分别为R0、2R0。将一个质量为m(不计重力),电荷量为+q的粒子通过一个电压为U的电场加速后从P点沿内圆的切线进入环形磁场区域。欲使粒子始终在磁场中运动,求匀强磁场的磁感应强度大小的范围。
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如图所示,两同心圆半径分别为r1=R和r2= .环形区域内存在垂直于圆面的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的带电粒子从圆心处以速率v出发沿圆面向各个方向运动且恰好不能穿越大圆所包围的区域,不计重力.则
(1)环形区域内匀强磁场的磁感应强度是多大?
(2)该粒子的运动周期是多大?
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如图所示,两个圆心均在O点,半径分别为R和的同心圆(OM、OQ分别为大圆的水平和竖直半径),在两圆间的环形区域内充满磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场(内、外边界上均有磁场),在小圆区域内有电场强度大小为E,方向与NP的夹角为30°斜向右下方的匀强电场,一带正电的粒子从大圆最右侧M点以竖直向上的速度沿磁场边界进入磁场,并恰好从内圆的最高点N垂直于电场的方向进入电场,最后从最低点P离开电场,不计粒子重力
(1)求该粒子的比荷;
(2)要使该粒子不进入电场并在磁场中做完整的圆周运动,求粒子从M点入射的速度大小应满足的条件;
(3)撤去电场,使小圆区域内也充满同样的磁场,在大圆最低点Q使该粒子以不同方向的速度射入磁场,速度大小,求粒子离开磁场时所有可能的出射方向。
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如图所示,两个同心圆是磁场的理想边界,内圆半径为R,外圆半径为R,磁场方向垂直于纸面向里,内外圆之间环形区域磁感应强度为B,内圆的磁感应强度为B/3。t=0时一个质量为m,带-q电量的离子(不计重力),从内圆上的A点沿半径方向飞进环形磁场,刚好没有飞出磁场。
(1)求离子速度大小
(2)离子自A点射出后在两个磁场不断地飞进飞出,从t=0开始经多长时间第一次回到A点?
(3)从t=0开始到离子第二次回到A点,离子在内圆磁场中运动的时间共为多少?
(4)画出从t=0到第二次回到A点离子运动的轨迹。(小圆上的黑点为圆周的等分点,供画图时参考)
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如图所示,在水平面内存在一半径为2R和半径为R两个同心圆,半径为R的小圆和半径为2R的大圆之间形成一环形区域。小圆和环形区域内分别存在垂直于水平面、方向相反的匀强磁场。小圆内匀强磁场的磁感应强度大小为B。位于圆心处的粒子源S沿水平面向各个方向发射速率为的正粒子,粒子的电荷量为q、质量为m,为了将所有粒子束缚在半径为2R的圆形内,环形区域磁感应强度大小至少为
A. B B. B C. B D. B
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如图所示,有一半径为R1=1m的圆形磁场区域,圆心为O,另有一外半径为R2=m、内半径为R1的同心环形磁场区域,磁感应强度大小均为B=0.5T,方向相反,均垂直于纸面,一带正电粒子从平行极板下板P点静止释放,经加速后通过上板小孔Q,垂直进入环形磁场区域,已知点P、Q、O在同一竖直线上,上极板与环形磁场外边界相切,粒子比荷q/m=4×107C/kg,不计粒子的重力,且不考虑粒子的相对论效应,求:
(1)若加速电压U1=1.25×102V,则粒子刚进入环形磁场时的速度多大?
(2)要使粒子不能进入中间的圆形磁场区域,加速电压U2应满足什么条件?
(3)若改变加速电压大小,可使粒子进入圆形磁场区域,且能水平通过圆心O,最后返回到出发点,则粒子从Q孔进入磁场到第一次经过O点所用的时间为多少?
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如图所示,在半径分别为和的同心圆(圆心在O点)所形成的圆环区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在大圆边界上A点有一粒子源,垂直AO向左发射一质量为,电荷量为,速度大小为的粒子,求:
(1)若粒子能进入磁场发生偏转,则该粒子第一次到达磁场小圆边界时,粒子速度相对于初始方向偏转的角度;
(2)若粒子每次到达磁场大圆边界时都未从磁场中射出,那么至少经过多长时间该粒子能够回到出发点A.
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如图所示,半径为a的圆形区域(图中虚线)内有匀强磁场,磁感应强度为B=0.2 T,半径为b的金属圆环与虚线圆同心、共面的放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4 m、b=0.6 m;金属环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为2 Ω.一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计.
(1)若棒以v0=5 m/s的速率沿环面向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬间,MN中的电动势和流过灯L1的电流.
(2)撤去中间的金属棒MN,将左面的半圆弧OL1O′以MN为轴翻转90°,若此后B随时间均匀变化,其变化率为= T/s,求灯L2的功率.
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半径为a的圆形区域内有均匀磁场,磁感应强度为B=0.2 T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4 m,b=0.6 m,金属圆环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R0=2 Ω,一金属棒MN与金属圆环接触良好,棒与环的电阻均忽略不计.
图9-1-14
(1)若棒以v0=5 m/s的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO′的瞬间(如图9-1-14所示)MN中的电动势和流过灯L1的电流.
(2)撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°,若此时磁场随时间均匀变化,其变化率为= T/s,求L1的功率.
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