磁场基础题.

【例1】如图7所示，矩形匀强磁场区域的长为L，宽为L/2。磁感应强度为B，质量为m，电荷量为e的电子沿着矩形磁场的上方边界射入磁场，欲使该电子由下方边界穿出磁场，求：电子速率v的取值范围？解析：（1）带电粒子射入磁场后，由于速率大小的变化，导致粒子轨迹半径的改变，如图所示。当速率最小时，粒子恰好从d点射出，由图可知其半径R1=L/4，再由R1=mv1/eB，得当速率最大时，粒子恰好从c点射出，由图可知其半径R2满足，即R2=5L/4，再由R2=mv2/eB，得电子速率v的取值范围为：如图所示，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0．60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l=16cm处，有一个点状的α放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速度都是v=3．0×106m/s，已知α粒子的电荷与质量之比q/m=5．0×107C/kg，现只考虑在图纸平面中运动的α粒子，求ab上被α粒子打中的区域的长度。•解析：α粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，用R表示轨道半径，有qvB=mv2/R，•由此得R=mv/qB，代入数值得R=10cm。•可见，2RlR，如图9所示，因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切，则此切点P1就是α粒子能打中的左侧最远点。为定出P1点的位置，可作平行于ab的直线cd，cd到ab的距离为R，以S为圆心，R为半径，作弧交cd于Q点，过Q作ab的垂线，它与ab的交点即为P1。••，••再考虑N的右侧。任何α粒子在运动中离S的距离不可能超过2R，以2R为半径、S为圆心作圆，交ab于N右侧的P2点，此即右侧能打到的最远点。••由图中几何关系得••，••所求长度为P1P2=NP1+NP2，••代入数值得P1P2=20cm。在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图10所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场，恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出。（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷q/m；（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？•2如图所示，宽h＝2cm的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向里．现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向射入磁场．若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r均为5cm，不计粒子的重力，则•A．右边界：－4cm＜y＜4cm内有粒子射出•B．右边界：y＞4cm和y＜－4cm内有粒子射出•C．左边界：y＞8cm内有粒子射出•D．左边界：0＜y＜8cm内有粒子•射出•2如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ=30°、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围．如右图所示，在真空区域内，有宽度为L的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，一质量为m，带电荷量为－q的粒子，先后两次沿着与MN夹角为θ(0°θ90°)的方向垂直于磁感线射入匀强磁场中．第一次粒子以速度v1射入磁场，粒子刚好没能从PQ边界射出磁场；第二次粒子以速度v2射入磁场，粒子刚好垂直PQ射出磁场．不计粒子重力，v1，v2均为未知量，求v1v2值．【思路点拨】偏转方向―→半径、圆心位置―→临界、轨迹―→临界半径―→临界速度解析：第一次粒子刚好没能从PQ边界射出磁场区域，其对应运动轨迹如图甲所示，根据几何知识有L＝R1＋R1cosθ，则R1＝L1＋cosθ，v1＝qBR1m＝qBLm1＋cosθ甲乙第二次粒子刚好垂直PQ边界飞出，其对应运动轨迹如图乙所示，根据几何知识有R2＝Lcosθ，v2＝qBR2m＝qBLmcosθ，所以v1v2＝cosθ1＋cosθ.答案：cosθ1＋cosθ例12．如图所示，一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区，场区的宽度均为L偏转角度均为α，求E∶BLEαv0BLαv0在磁场中偏转：0mvqBLsinα20mvqELtgα在电场中偏转：cosαvBE0可以证明：当偏转角相同时侧移必然不同(电场中侧移较大)；当侧移相同时，偏转角必然不同（磁场中偏转角较大）2．带电微粒在重力、电场力、磁场力共同作用下的运动（电场、磁场均为匀强场）例13．一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。则该带电微粒必然带_____，旋转方向为_____。若已知圆半径为r，电场强度为E磁感应强度为B，则线速度为_____。BE负电，带电微粒在三个场共同作用下做匀速圆周运动。必然是电场力和重力平衡，而洛伦兹力充当向心力！逆时针，v=qBr/m=gBr/E例14．质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上，球与杆间的动摩擦因数为μ。匀强电场和匀强磁场的方向如图所示，电场强度为E，磁感应强度为B。小球由静止释放后沿杆下滑。设杆足够长，电场和磁场也足够大，求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。EBqEqvBmgfN最大加速度为g，此时有：qvB=qE，N=0，f=0当摩擦力和重力大小相等时，小球速度达到最大BEμqBmgv问题：若将磁场反向，其余条件不变。最大加速度和最大速度又各是多少？何时出现？mμEqgaBEμBqmgv开始的加速度最大为摩擦力等于重力时速度最大，为EBqEqvBmgfN