高中物理磁场经典计算题专题电子教案.doc
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1、1、弹性挡板围成边长为L= 100cm的正方形abcd,固定在光滑的水平面上,匀强磁场竖直向下,磁感应强度为B = 0.5T,如图所示. 质量为m=210-4kg、带电量为q=410-3C的小球,从cd边中点的小孔P处以某一速度v垂直于cd边和磁场方向射入,以后小球与挡板的碰撞过程中没有能量损失.abcdBPv(1)为使小球在最短的时间内从P点垂直于dc射出来,小球入射的速度v1是多少?(2)若小球以v2 = 1 m/s的速度入射,则需经过多少时间才能由P点出来?2、如图所示, 在区域足够大空间中充满磁感应强度大小为B的匀强磁场,其方向垂直于纸面向里.在纸面内固定放置一绝缘材料制成的边长为L的
2、等边三角形框架DEF, DE中点S处有一粒子发射源,发射粒子的方向皆在图中截面内且垂直于DE边向下,如图(a)所示.发射粒子的电量为+q,质量为m,但速度v有各种不同的数值.若这些粒子与三角形框架碰撞时均无能量损失,并要求每一次碰撞时速度方向垂直于被碰的边.试求:(1)带电粒子的速度v为多大时,能够打到E点?(2)为使S点发出的粒子最终又回到S点,且运动时间最短,v应为多大?最短时间为多少?aOESFDLv(b)LBvESFD(a)(3)若磁场是半径为a的圆柱形区域,如图(b)所示(图中圆为其横截面),圆柱的轴线通过等边三角形的中心O,且a=L.要使S点发出的粒子最终又回到S点,带电粒子速度v
3、的大小应取哪些数值?A C D v03、在直径为d的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于圆面指向纸外一电荷量为q,质量为m的粒子,从磁场区域的一条直径AC上的A点射入磁场,其速度大小为v0,方向与AC成若此粒子恰好能打在磁场区域圆周上D点,AD与AC的夹角为,如图所示求该匀强磁场的磁感强度B的大小?AOCMN4、如图所示,真空中有一半径为R的圆形磁场区域,圆心为O,磁场的方向垂直纸面向内,磁感强度为B,距离O为2R处有一光屏MN,MN垂直于纸面放置,AO过半径垂直于屏,延长线交于C一个带负电粒子以初速度v0沿AC方向进入圆形磁场区域,最后打在屏上D点,DC相距2R,不计粒子的重力若该粒子仍以
4、初速v0从A点进入圆形磁场区域,但方向与AC成600角向右上方,粒子最后打在屏上E点,求粒子从A到E所用时间?5、如图所示,3条足够长的平行虚线a、b、c,ab间和bc间相距分别为2L和L,ab间和2LLv0B2Ba b cbc间都有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度分别为B和2B。质量为m,带电量为q的粒子沿垂直于界面a的方向射入磁场区域,不计重力,为使粒子能从界面c射出磁场,粒子的初速度大小应满足什么条件? d300vA6、如图所示宽度为d的区域上方存在垂直纸面、方向向内、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,现有一质量为m,带电量为+q的粒子在纸面内以速度v从此区域下边缘上的A点射入,其方向
5、与下边缘线成30角,试求当v满足什么条件时,粒子能回到A?7、在受控热核聚变反应的装置中温度极高,因而带电粒子没有通常意义上的容器可装,而是由磁场将带电粒子的运动束缚在某个区域内。现有一个环形区域,其截面内圆半径R1=m,外圆半径R2=1.0m,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场(如图所示)。已知磁感应强度B1.0T,被束缚带正电粒子的荷质比为4.0107C/kg,不计带电粒子的重力和它们之间的相互作用 若中空区域中的带电粒子由O点沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v0?若中空区域中的带电粒子以中的最大速度v0沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从刚进入磁场某点开始到第一
6、次回到该点所需要的时间?8、空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一带电量为+q、质量为m的粒子,在P点以某一初速开始运动,初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直。如图中Q点箭头所示。已知P、Q间的距离为L。若保持粒子在P点时的速度不变,而将匀强磁场换成匀强电场,电场方向与纸面平行且与粒子在P点时的速度方向垂直,在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点。不计重力。求:电场强度的大小。两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之差?PQ9、如图所示,一个质量为m,带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形
7、匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为300.粒子的重力不计,试求:bxyOm,qv030(1)圆形匀强磁场区域的最小面积?(2)粒子在磁场中运动的时间?(3)b到O的距离?10、纸平面内一带电粒子以某一速度做直线运动,一段时间后进入一垂直于纸面向里的圆形匀强磁场区域(图中未画出磁场区域),粒子飞出磁场后从上板边缘平行于板面进入两面平行的金属板间,两金属板带等量异种电荷,粒子在两板间经偏转后恰从下板右边缘飞出。已知带电粒子的质量为m,电量为q,重力不计。粒子进入磁场前的速度方向与带电板成=60角,匀强磁场的磁感应强度为B,带电板板
8、长为L,板距为d,板间电压为U,试解答:上金属板带什么电?粒子刚进入金属板时速度为多大?圆形磁场区域的最小面积为多大?Eyxv0O AB 11、如图所示,在y0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。一电子(质量为m、电量为e)从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动。当电子第一次穿越x轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x轴时,恰好到达D点。C、D两点均未在图中标出。已知A、C点到坐标原点的距离分别为d、2d。不计电子的重力。求(1)电场强度E的大小?(2)磁感应强度B的大小?(3)电子从A运动到D经历的时
9、间t?12、如图所示,在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C与平行金属板M、N相通。两板间距离为d,两板与电动势为E的电源连接,一带电量为q、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C点正下方紧靠N板的A点,经电场加速后从C点进入磁场,并以最短的时间从C点射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电荷量的损失,且碰撞后以原速率返回。求:筒内磁场的磁感应强度大小?带电粒子从A点出发至重新回到A点射出所经历的时间?13、如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,电场宽度为L;中间区域和右侧匀强磁场的磁感应强度大小均为
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