微信搜索关注"91考试网"公众号,领30元,获取公务员、事业编、教师等考试资料40G!
1、简答题 如图所示是一种简化磁约束示意图,可以将高能粒子约束起来.有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R1,外半径R2,被约束的粒子带正电,比荷
=4.0×107C/kg,不计粒子重力和粒子间相互作用.(请在答卷中简要作出粒子运动轨迹图)
(1)若内半径R1=1m,外半径R2=3m,要使从中间区域沿任何方向,速率v=4×
107m/s的粒子射入磁场时都不能越出磁场的外边界,则磁场的磁感应强度B至少为多大?
(2)若内半径R1=m,外半径R2=3m,磁感应强度B=0.5T,带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场,则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率vm是多少?
(3)若带电粒子以(2)问中最大速率vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场,请在图中画出其运动轨迹,并求出粒子从出发到第二次回到出发点所用的时间(结果可用分数表示或保留二位有效数字).

参考答案:(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,磁感应强度越,粒子轨道半径越大,
求出最大轨道半径,然后求出对应的最小磁感应强度,粒子轨道半径最大时,运动轨迹如图所示:
由图示可知,r2+R12=(R2-r)2,
粒子在磁场中做匀速圆周运动,
由牛顿第二定律得:qvB=mv2r,
解得:B=0.75T,则磁感应强度至少为0.75T;
(2)粒子沿半径方向射出恰好不射出磁场时的运动轨迹如图所示:
根据图示,由数学知识可知:r2+R12=(R2-r)2,
将R1=
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 (12 分)如图所示,在平面直角坐标系xOy 内,第Ⅰ象限的等腰直角三角形 MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,y<0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场.一质量为 m、电荷量为q的带正电粒子从电场中Q(-2h,-h)点以速度v0水平向右射出,经坐标原点O处射入第Ⅰ象限,最后以垂直于PN的方向射出磁场. 已知MN平行于x轴,N点的坐标为(2h,2h),不计粒子的重力,求:

(1)电场强度E的大小;
(2)带电粒子从O点射出电场时与水平方向夹角α的正切值tan α;
(3)磁感应强度B的大小.
参考答案:(1)
(2)
(3)
本题解析:(1)粒子在电场中运动过程中 ,由平抛运动规律及牛顿运动定律得
① (1分)
② (1分)
又
③ (1分)
联立①②③解得
④ (1分)
(2)设粒子到达O点时的速度为v,沿y轴正方向的分速度为vy
则有
,
⑤ (2分)
速度v与x正方向的夹角
满足
(2分)
即
所以粒子从MP的中点垂直于MP进入磁场
(3)又因为粒子垂直于NP射出磁场,所以P点为圆心
轨道半径
⑥ (1分)
由牛顿第二定律有
⑦ (2分)
将⑤⑥式代入⑦式解得
(1分)
考点:本题考查带电粒子在复合场中的运动
本题难度:一般
3、选择题 质子(H)和
粒子(
He)在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动,由此可知,质子的动能E1和
粒子的动能E2之比E1:E2等于 ( )
A.4:1
B.1:1
C.1:2
D.2:1