1、选择题 洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v,洛伦兹力F及磁场B的方向,虚线圆表示粒子的轨迹,其中可能出现的情况是( )
A.

B.

C.

D.

参考答案:A
本题解析:
本题难度:简单
2、简答题 质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放,经M、N板间的电场加速后,从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图所示.已知M、N两板间的电压为U,粒子的重力不计.求:匀强磁场的磁感应强度B.

参考答案:作粒子经电场和磁场中的轨迹图,如图所示.设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v,由动能定理得:
qU=12mv2…①
离子进入磁场后做匀速圆周运动,设其半径为r,则:
qvB=mv2r…②
由几何关系得:
r2=(r-L)2+d2…③
联立①②③求解得:磁感应强度:B=2LL2+d2
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 在匀强磁场里有一个原来静止的放射性元素
U,由于发生α衰变而变为一种新元素钍核Th,假设衰变时释放的核能全部转化为α粒子和钍核的动能,则α粒子和钍核的动能之比以及它们在磁场中运动的半径之比为( )
A.1:1,两内切圆,半径之比为1:45
B.4:234,两外切圆,半径之比为45:1
C.234:4,两外切圆,半径之比为45:1
D.2:90,两内切圆,半径之比为1:45
参考答案:动量P=mv,得v=pm,Ek=12mv2=p22m
衰变过程动量守恒,所以两种粒子合动量为0,动量大小相等方向相反,
所以EK:EK′=m′:m=234:4
根据动量守恒:mv=m′v′
R=mvqB,动量相同所以RR′=q′q=902=451;
两粒子带同种电荷,运动方向相反,由左手定则知安培力方向相反,故为外接圆;
故选C.
本题解析:
本题难度:一般
4、计算题 如图甲所示,在以O为圆心,内外半径分别为R1和R2的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强 磁场,内外圆间的电势差U为常量,R1=R0,R2=3R0。一电荷量为+q,质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域,不计重力。
(1)已知粒子从外圆上以速度v1射出,求粒子在A点的初速度v0的大小。
(2)若撤去电场,如图乙所示,已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度V2射出,方向与OA延长线成 45°角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间。
(3)在图乙中,若粒子从A点进入磁场,速度大小为v3,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少?

参考答案:解:(1)以粒子为研究对象,由动能定理:
得:
(2)设磁场的磁感应强度为B,带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设圆的半径为r,有:
由几何关系得:r2+r2=(R2-R1)2

解得:
由以上两式可以解得:
根据公式
解得:
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,粒子的速度方向沿垂直于AC方向,设半径为r1,要使粒子一定能够从外圆射出,则必满足:2r1>R2+R1
由
,联立以上各式得:
比较以上两种情况,应当是第二种情况磁场最小,即
本题解析:
本题难度:困难
5、选择题 如图所示,在半径为R的圆形区域内有匀强磁场,在边长为2R的正方形区域里也有匀强磁场.两个磁场的磁感应强度大小相同,两个相同的带电粒子以相同的速率分别从M、N两点射入匀强磁场.在M点射入的带电粒子,其速度方向指向圆心;在N点射入的带电粒子,速度方向与边界垂直,且N点为正方形边长的中点,则下列说法正确的是( )
A.带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同
B.从M点射入的带电粒子可能先飞出磁场
C.从N点射入的带电粒子可能先飞出磁场
D.从N点射入的带电粒子不可能比M点射入的带电粒子先飞出磁场