XX科技大學(xué)大學(xué)物理答案穩(wěn)恒磁場(chǎng)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——XX科技大學(xué)大學(xué)物理答案穩(wěn)恒磁場(chǎng)第十二章穩(wěn)恒磁場(chǎng)

習(xí)題

66-112-1若電子以速度v=(2.0醋10ms-1)i+(3.0醋10ms)j通過磁場(chǎng)

B=(0.030T)i-(0.15T)j。(1)求作用在電子上的力；(2)對(duì)以同樣速度

運(yùn)動(dòng)的質(zhì)子重復(fù)上述計(jì)算。解：（1）

F??ev?B??e2.0?106i?3.0?106j??0.03i?0.15j??0.624?10?13k（2）F??0.624?10?13k

12-2一束質(zhì)子射線和一束電子射線同時(shí)通過電容器兩極板之間，如習(xí)題12-2圖所示。問偏離的方向及程度有何不同？

質(zhì)子射線向下偏移，偏移量較??；電子射線向上偏移，偏移量較大。

習(xí)題12-2圖

??

12-3如習(xí)題12-3圖所示，兩帶電粒子同時(shí)射入均勻磁場(chǎng)，速度方向皆與磁場(chǎng)垂直。(1)假使兩粒子質(zhì)量一致，速率分別是v和2v；(2)假使兩粒子速率一致，質(zhì)量分別是m和2m；那么，哪個(gè)粒子先回到原出發(fā)點(diǎn)？解：T?2?m(1)同時(shí)回到原出發(fā)點(diǎn)；(2)質(zhì)量是m先回到原出發(fā)點(diǎn)。qB12-4習(xí)題12-4圖是一個(gè)磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖。將氣體加熱到很

習(xí)題12-3圖

習(xí)題12-4圖

高溫度使之電離而成為等離子體，并讓它通過平行板電極1、2之間，在這

第十二章穩(wěn)恒磁場(chǎng)

里有一垂直于紙面向里的磁場(chǎng)B。試說明這兩極之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大小為。問哪個(gè)電極是正極？vBd的電壓（v為氣體流速，d為電極間距）

解：qvB?qE，E?vB，U?Ed?vBd，電極1是正極。

107ms-1的速率射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，其速度方向與12-5一電子以v=3.0醋B垂直，B=10T。已知電子電荷-e=-1.6?10-19C。質(zhì)量

m=9.1?10-31kg，求這些電子所受到的洛侖茲力，并與其在地面上所受

重力進(jìn)行比較。解：F?evB?1.6?10?19?3.0?107?10?4.8?10?11N，

G?meg?9.1?10?31?9.8?8.9?10?30N

F?5.4?1018G12-6已知磁場(chǎng)B的大小為0.4T，方向在xy平面內(nèi)，并與y軸成p3角。試求電量為q=10pC的電荷以速度v=(107m?s-1)k運(yùn)動(dòng)，所受的磁場(chǎng)力。解：B?0.4cos?6i?0.4cos?3j?0.23i?0.2j，v?107k，

F?10?10?12?107k?0.23i?0.2j??0.2i?0.23j?10?4N。12-7如習(xí)題12-7圖所示，一電子在B=20G的磁場(chǎng)里沿半徑為R=20cm????的螺旋線運(yùn)動(dòng)，螺距h=5.0cm，如下圖，已知電子的荷質(zhì)比

習(xí)題12-7圖

em=1.76醋1011Ckg-1，求這電子的速

度。

第十二章穩(wěn)恒磁場(chǎng)

解：v??BRq?20?10?4?0.20?1.76?1011?7.04?107m/smBhq20?10?4?0.05?1.76?1011v∥???0.28?107m/s

2?m2?v?7.042?0.282?107?7.05m/s.

12-8空間某一區(qū)域有均勻電場(chǎng)E和均勻磁場(chǎng)B，E和B方向一致，一電子在這場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，分別求以下狀況下電子的加速度a和電子的軌跡。開始時(shí)，(1)v與E方向一致；(2)v與E方向相反；(3)v與E垂直；(4)v與E有一夾角q。

解：（1）F??q?E?v?B?由于速度與磁場(chǎng)同向，所以洛侖茲里為0。

y?qvEBxF??qEi?meai

a??qEqE??i，電子的軌跡為沿x軸的直線。memeqEqE??i，電子的軌跡為沿x軸的直線。meme（2）同理，a??（3）設(shè)初始時(shí)速度沿y軸，電子的速度可分解為沿x軸的v∥和yoz平面內(nèi)的v?，v∥導(dǎo)致電子在x軸方向上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，v?的運(yùn)動(dòng)使得電子受洛倫茲力在yoz平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。a∥??方向指向圓心。

（3）v??vsin?，使得a???qEqvB，i，a???memeqvBsin?qE，a∥??i電子在x軸方向meme第十二章穩(wěn)恒磁場(chǎng)

上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。12-9在空間有相互垂直的均勻電場(chǎng)E和均勻磁場(chǎng)B，B沿x方向，E沿z方向，一電子開始時(shí)以速度v向y方向前進(jìn)，問電子運(yùn)動(dòng)的軌跡如何？解：（1）開始時(shí)電子受的電場(chǎng)力與磁場(chǎng)力方向相反，若Bv?E，則合力為0，電子將做勻速直向運(yùn)動(dòng)；

（2）設(shè)電子在此S坐標(biāo)中某一瞬時(shí)速度為v，則電子受的力為

z

?E?B

?v

y

x

????????????F??q?E?v?B?，令E?v0?B，則F??q?v0?v??B，設(shè)S?系相對(duì)

S系沿y軸逆向以v0的速度運(yùn)動(dòng)，則在S?系中沒有電場(chǎng)，電子的速度

??????????v??v0?v，受的力F??q?v0?v??B??q?E?v?B?與在S系中受的??2v0，在yoz平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以在S系力一致，初始速度v0看來電子做擺線運(yùn)動(dòng)。

12-10飛行時(shí)間譜儀。歌德斯密特設(shè)計(jì)過測(cè)量重離子質(zhì)量的確鑿方法，這個(gè)方法是測(cè)量重離子在已知磁場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)周期。一個(gè)單獨(dú)的帶電碘離子，10-2Wbm-2的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)7圈所需要的時(shí)間約為1.29′10-3s。試在4.5醋??問這個(gè)碘離子的質(zhì)量有多少千克（近似值）？

2?m2?m1.29?10?3?25?m?2.11?10解：T?，，kg?19?271.6?10?4.5?10qB

第十二章穩(wěn)恒磁場(chǎng)

12-11如習(xí)題12-11圖所示，一個(gè)銅片厚度為d=1.0mm，放在B=1.5T的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的

方向與銅片表面垂直。已知銅片中自由電子密度為8.4′1022cm-3，每個(gè)電子的電荷為-e=-1.6?10-19C,

習(xí)題12-11圖

當(dāng)銅片中有I=200A的電流時(shí)，(1)求銅片兩側(cè)的電勢(shì)差jaa￠；(2)銅片寬度

b對(duì)jaa￠有無影響？為什么？

解：UH?1IB200?1.5??22.3Vnqd8.4?1022?1.6?10?19?1.0?10?312-12一塊半導(dǎo)體樣品的體積為a創(chuàng)如bc，習(xí)題13-12圖所示。沿x方向有電流I，在z方向加有均勻磁場(chǎng)B。這時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為a=0.10cm，b=0.35cm，c=1.00cm，I=1.0mA，B=0.3T，樣品兩側(cè)的電勢(shì)差

jAA￠(1)問這塊半導(dǎo)體是正電荷導(dǎo)=6.55mV。

習(xí)題12-12圖

電(P型半導(dǎo)體)還是負(fù)電荷導(dǎo)電(N型半導(dǎo)體)？(2)求載流子濃度（即單位體積內(nèi)帶電粒子數(shù)）。解：(1)N型半導(dǎo)體；

IB1.0?10?3?0.324-3（2）n?m??2.86?10?3?19qUHa6.55?10?1.6