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1、计算题 核聚变反应需要几百万度以上的高温,为把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内(否则不可能发生核反应),通常采用磁约束的方法(托卡马克装置)。如图,环状匀强磁场围成中空区域,中空区域中的带电粒子只要速度不是很大,都不会穿出磁场的外边缘而被约束在该区域内。设环状磁场的内半径为R1=0.5m,外半径R2=1.0m,磁场的磁感强度B=1.0T,若被束缚带电粒子的荷质比为q/m=4×107C/kg,中空域内带电粒子具有各个方向的速度。试计算:
(1)粒子沿环状的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大速度;
(2)所有粒子不能穿越磁场的最大速度。

2、简答题 如图所示,带电平行金属板PQ和MN之间的距离为d,金属板之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,x轴与金属板中心线重合,y轴垂直于金属板,在区域Ⅰ和区域Ⅱ内存在方向相同的匀强磁场,磁感应强度大小分别为B1和B2,且B1<B2,一电子沿着x轴正向以速度v0射入平行板之间,在平行板间恰好沿着x轴正方向做直线运动,并由区域Ⅰ进入区域Ⅱ,然后经过y轴离开区域Ⅰ,已知区域Ⅰ沿x轴方向宽度为
,区域Ⅱ的宽度足够大,电子电荷量为e,质量为m,不计电子重力,求:
(1)两金属板之间电势差U;
(2)电子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的半径R1和R2;
(3)电子两次经过y轴的时间间隔t.

3、计算题 (20分)如图在xOy坐标系第Ⅰ象限,磁场方向垂直xOy平面向里,磁感应强度大小均为B="1.0T" ;电场方向水平向右,电场强度大小均为E=
N/C。一个质量m=2.0×10-7kg,电荷量q=2.0×10-6C的带正电粒子从x轴上P点以速度v0射入第Ⅰ象限,恰好在xOy平面中做匀速直线运动。0.10s后改变电场强度大小和方向,带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动,取g=10m/s2。求:

(1)带电粒子在xOy平面内做匀速直线运动的速度v0大小和方向;
(2)带电粒子在xOy平面内做匀速圆周运动时电场强度的大小和方向;
(3)若匀速圆周运动时恰好未离开第Ⅰ象限,x轴上入射P点应满足何条件?
4、简答题 如图所示,在虚线MN的上下两边都存在着方向垂直纸面向里的匀强磁场,上方的磁感强度为B1,下方的磁感强度为B2,已知B2=2B1.一个质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力)以初速v0从MN上的A点由下方垂直于MN射入上方的磁场区.已知它在运动过程中先后两次经过MN上的B点,且这两次之间的时间间隔为t.求

(1)磁感强度B1和B2的大小.
(2)AB间距离的可能值.
?
5、选择题 如图所示,在正方形区域abcd内有一垂直纸面向里的匀强磁场,一束电子以大小不同的速率垂直于ad边且垂直于磁场射入磁场区域,下列判断正确的是

[? ]
A.在磁场中运动时间越长的电子,其运动轨迹越长
B.在磁场中运动时间相同的电子,其运动轨迹一定重合
C.不同运动速率的电子,在磁场中的运动时间一定不相同
D.在磁场中运动时间越长的电子,其运动轨迹所对应的圆心角越大