洛伦兹力及带电粒子在磁场中的运动

洛伦兹力及带电粒子在磁场中的运动1、质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断A、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大B、若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小C、只要x相同，则离子质量一定相同D、只要x相同，则离子的荷质比一定相同2．下列关于回旋加速器的说法中，正确的是：A．电场和磁场交替使带电粒子加速B.D形盒所接的高频电源的周期应等于被加速带电粒子做匀速圆周运动的周期C.D形盒所接的高频电源的周期应等于被加速带电粒子做匀速圆周运动的半个周期D.带电粒子在D形盒中运动的时间与D形盒所接的高频电压大小无关3.一带电粒子，沿垂直于磁场的方向射人一匀强磁场，粒子的一段径迹如图，径迹上每一小段都可以看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小(电量不变)则可判定：A．粒子从a到b，带正电B．粒子从b到a，带正电C．粒子从a到b，带负电D．粒子从b到a，带负电4．如图所示，带电小球在匀强磁场中沿光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时Ａ．速度相同B．加速度相同C．所受洛伦兹力相同D．轨道给它的弹力相同5.质子（m、e）和α(4m、2e)粒子以相同的速度垂直进入同一匀强磁场中，它们在垂直于磁场的平面内都做匀速圆周运动，它们的轨道半径和运动周期关系是：A．Rp：Rα=1:2，Tp：Tα=1：2B．Rp：Rα=2:1，Tp：Tα=1:2C．Rp：Rα=1:2，Tp：Tα=2:1D．Rp：Rα=1：4，Tp：Tα=1：46．如图所示的是质谱仪的原理图，A为粒子加速器，电压为Ul，B为速度选择器，磁场与电场垂直，磁感应强度为B1，板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为B2，今有一质量为m、电量为q的正离子经加速后，恰能通过速度选择器，进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动，（不计重力）求：(1)粒子的速度V(2)速度选择器的电压U2(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R7．如图所示，以MN为界的两匀强磁场，磁感应强度B1=2B2，方向垂直纸面向里，现有一质量为m、带电量为q的正粒子，从O点沿图示方向进入B1中。求：⑴画出此粒子的运动轨迹⑵经过多长时间粒子重新回到O点？8．如图所示，虚线MN右侧有垂直纸面向外的匀强磁场B，从MN上一点O可以向磁场区域发射电量为＋q、质量为m、速率为V的粒子，粒子速度方向可在纸面内各个方向。已知先后射入的两个粒子恰好在磁场中给定的P点相遇，PO＝L。不计重力及粒子间相互作用。求：⑴粒子在磁场内运动的轨道半径。⑵求这两个粒子从O点射入磁场的时间间隔。OMNP9．如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。电量为q、质量为m的带正电的粒子从磁场边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角。（不计粒子的重力）求：（1）粒子做圆周运动的半径；（2）粒子的入射速度；（3）若保持粒子的速度不变，从A点入射时速度的方向顺时针转过60°角，求粒子在磁场中运动的时间。10．如图所示，一个带负电的粒子以速度v由坐标原点射入充满x正半轴的磁场中，速度方向与x轴、y轴均成45°角．已知该粒子电量为－q，质量为m。求：该粒子通过x轴和y轴的坐标11．在真空中，半径为r的圆形区域内，有一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，方向如图所示，一带正电粒子，以初速度0v的速度从磁场边界上直径ab一端a点处射入磁场，已知该粒子荷质比为q/m=k，不计粒子重力，求：（1）粒子在磁场中匀速圆周运动的半径是多少？（2）若要使粒子飞离磁场时有最大的偏转角，其入射时粒子的方向应如何（以0v与Oa的夹角θ表示）？xyP1P2P3O12如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场（电子质量为m，电荷为e），它们从磁场中射出时相距多远？在磁场中运动的时间差是多少？13．如图所示，长为l的水平极板间有如图所示的匀强磁场，磁感强度为B，板间距离也为l。现有一质量为m、带电量为+q的粒子从左边板间中点处沿垂直于磁场的方向以速度v0射入磁场，不计重力。要想使粒子不打在极板上，求：粒子进入磁场时的速度v0应为多少。14．如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y＝h2处的P3点。不计重力。求：⑴电场强度的大小。⑵粒子到达P2时速度的大小和方向。⑶磁感应强度的大小。vll