题目内容

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

带电粒子垂直于磁场方向进入匀强磁场，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得：qvB=m
v2
r
，解得，粒子的轨道半径：r=
mv
qB
，两粒子相同、两粒子的速率相同，
则两粒子的轨道半径r相同，粒子做圆周运动的周期T=
2πm
qB
相等，粒子运动轨迹如图所示；
A、由图示可知，当r=L时，两粒子在磁场中的运动时间相等，都等于
1
4
T，故A正确；
B、由图示可知，当粒子轨道半径r≠L时，粒子在圆形磁场中做圆周运动转过的圆心角都小球在正方形区域中做圆周运动转过的圆心角，
则粒子在圆形磁场中的运动时间小于在正方形磁场中的运动时间，即从M点射入的粒子运动时间小于从N点射入的粒子运动时间，故BD正确，C错误；
故选：ABD．
练习册系列答案
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Th发生衰变生成镭核
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Ra并放出一个粒子．设该粒子的质量为m、电荷量为q，它刚进入电势差为U的带狭缝的平行板电极S1和S2间电场时速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场中，如图所示，整个装置处于真空中．
（1）写出钍核衰变的方程；
（2）粒子从S2狭缝射出来时的速度v多大？
（3）粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径R多大？
如图所示，在y轴右上方有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外．在x轴的下方有一匀强电场，场强为E，方向平行x轴向左．有一铅板放置在y轴处且与纸面垂直．现有一质量为m、带电量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速，然后以垂直与铅板的方向从A处穿过铅板，而后从x轴的D处以与x轴正方向夹角为60°的方向进入电场和磁场重叠的区域，最后到达y轴上的C点．已知OD长为L，不计重力．求：
（1）粒子经过铅板时损失的动能；
（2）粒子到达C点时速度的大小．
如图所示，甲，乙，丙分别是磁感应强度相同的圆形、正方形、正菱形（倾斜放置的正方形）匀强磁场区域（圆形直径与正方形边长及正菱形对角线长度相同）．相同带电粒子以相同速度沿垂直于磁场方向，对准中心O分别进入三个区域．则粒子分别经过三个磁场区域所用的时间由短到长顺序可能为（　　）
A．甲、乙、丙B．乙、丙、甲C．丙、乙、甲D．丙、甲、乙
一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad长为L，现从ad中点O垂直于磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°、大小为v0的带正电粒子，如图所示．已知粒子电荷量为q，质量为m（重力不计）：
（1）若要求粒子能从ab边射出磁场，v0应满足什么条件？
（2）若要求粒子在磁场中运动的时间最长，粒子应从哪一条边界处射出？最长时间是多少？出射点位于该边界上何处？
如图所示，有一半径为R1=1m的圆形磁场区域，圆心为O，另有一外半径为R2=U2=U1-U损=1900Vm、内半径为R1的同心环形磁场区域，磁感应强度大小均为B=0.5T，方向相反，均垂直于纸面．一带正电的粒子从平行极板下板P点静止释放，经加速后通过上板小孔Q，垂直进入环形磁场区域，已知点P、Q、O在同一竖直线上，上极板与环形磁场外边界相切，粒子比荷q/m=4×107C/kg，不计粒子的重力，且不考虑粒子的相对论效应．求：
（1）若加速电压U1=1.25×102V，则粒子刚进入环形磁场时的速度v0为多大？
（2）要使粒子不能进入中间的圆形磁场区域，加速电压U2应满足什么条件？
（3）若改变加速电压大小，可使粒子进入圆形磁场区域，且能水平通过圆心O，最后返回到出发点，则粒子从Q孔进入磁场到第一次经过O点所用的时间为多少？
如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的直径．一不计重力的带电粒子从a点射入磁场，速度大小为v，当速度方向与ab成30°角时，粒子在磁场中运动的时间最长，且为t；若相同的带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，则其速度大小为（　　）
A．
3
6
v		B．
1
2
v		C．
2
3
v		D．
3
2
v
如图所示，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.0×10-3T，一带正电荷的粒子A以v=3.5×104m/s的速率从x轴上的P（0.50，0）处以与x轴正方向成某一角度的方向垂直射入磁场，从
y轴上的M（0，0.50）处射出磁场，且运动轨迹的半径是所有可能半径值中的最小值．设粒子A的质量为m、电荷量为q．不计粒子的重力．
（1）求粒子A的比荷
q
m
；（计算结果请保留两位有效数字，下同）
（2）如果粒子A运动过程中的某个时刻，在第一象限内再加一个匀强电场，就可以使其此后沿x轴负方向做匀速直线运动并离开第一象限，求该匀强电场的场强大小和方向，并求出粒子射出磁场处的坐标值；
（3）如果要粒子A按题干要求从M处射出磁场，第一象限内的磁场可以局限在一个最小的矩形区域内，求出这个最小的矩形区域的面积．
如图，是回旋加速器的原理示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，并分别与高频的交流电相连，已知加速电压为U，D形金属盒的半径为R，两盒之间的狭逢距离为d，若O处粒子源产生质量为m、电荷量为+q的质子在加速器中被加速（忽略粒子质量变化，不计重力），则下列判断正确的是（　　）
A．质子加速度的最大动能为
q2B2R2
2m
B．质子每次加速后经过D形盒间的狭缝轨道半径是加速前轨道半径的2倍
C．质子在电场与磁场中运动的总时间为t=
πBR2
2U
+d
2mN
qU
D．不改变磁感应强度B和交变电流的频率f，该回旋加速度器不能用于加速氘核

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