如图所示,一个正离子,从A点正对着圆心O以速度v0射入半径为R的绝缘圆筒中,圆筒内存在垂直纸面向里的匀强磁场,要使带电粒子与圆筒内壁碰撞两次后仍从A点射出,求正离子在磁场中运动的时间t,设粒子与圆筒内壁碰撞时无能量和电量损失,不计粒子的重力。
更新时间:2020-10-18 18:01:05
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【知识点】 带电粒子在弧形边界磁场中运动
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(0.65)
【推荐1】如图所示,水平放置的平行板电容器的两极板M、N的长度及间距均为2R,两板中心线为AC,两板间的匀强电场的电场强度大小为E,在两板间半径为R的圆形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,两板及左右侧边缘连线均与磁场边界恰好相切。一电荷量为+q(q>0)的带电粒子从左侧A点以一定的水平初速度射入,恰好沿AC匀速运动,不计粒子受到的重力。
(1)求带电粒子的初速度的大小v0;
(2)若两极板不带电,保持磁场不变,带电粒子仍从左侧A点以水平初速度v0射入,粒子恰好从上极板左边缘射出,求带电粒子的质量m;
(3)若两极板不带电,保持磁场不变,调整带电粒子入射的速度大小和方向,当带电粒子从左侧A点斜向下且入射方向与中心线AC的夹角为30°时,带电粒子垂直打在极板上的D点(图中未画出);当带电粒子从左侧A点斜向下且入射方向与中心线AC的夹角为45°时,带电粒子垂直打在极板上的F点(图中未画出),求D、F两点间的距离。
(1)求带电粒子的初速度的大小v0;
(2)若两极板不带电,保持磁场不变,带电粒子仍从左侧A点以水平初速度v0射入,粒子恰好从上极板左边缘射出,求带电粒子的质量m;
(3)若两极板不带电,保持磁场不变,调整带电粒子入射的速度大小和方向,当带电粒子从左侧A点斜向下且入射方向与中心线AC的夹角为30°时,带电粒子垂直打在极板上的D点(图中未画出);当带电粒子从左侧A点斜向下且入射方向与中心线AC的夹角为45°时,带电粒子垂直打在极板上的F点(图中未画出),求D、F两点间的距离。
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适中
(0.65)
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【推荐2】如图所示,宽度为d的有界匀强磁场,磁感应强度为B,MM′和NN′是它的两条平行边界。现有质量为m、电荷量大小为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场从P点射入。右侧有一半径为圆形边界磁场,磁感应强度也为B,与NN′相切于Q点,Q与P等高。
(1)要使粒子不能从边界NN′射出,则粒子入射速率的最大值可能是多少?
(2)若粒子以速度v0进入,恰能经过Q点,则带电粒子在磁场中运动的总时间是多长?
(1)要使粒子不能从边界NN′射出,则粒子入射速率的最大值可能是多少?
(2)若粒子以速度v0进入,恰能经过Q点,则带电粒子在磁场中运动的总时间是多长?
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适中
(0.65)
【推荐3】如图所示,一质量为m、电荷量为q()的粒子以速度进入速度选择器,速度选择器中匀强磁场的磁感应强度大小为,粒子沿直线射出速度选择器后进入静电分析器,静电分析器两端中心位置M和N处各有一个小孔,通道中心轴线的半径为R,通道内存在均匀辐向电场,粒子从孔射出后沿半径方向进入环形匀强磁场且恰好未进入内侧小圆区域。已知环形磁场的外半径为R,内半径为,不计粒子重力。可能用到的数据:tan22.5°=0.4,sin53°=0.8。求:
(1)速度选择器和静电分析器中的电场强度大小E1和E2;
(2)环形磁场的磁感应强度大小B2及粒子在环形磁场中的运动时间t。
(1)速度选择器和静电分析器中的电场强度大小E1和E2;
(2)环形磁场的磁感应强度大小B2及粒子在环形磁场中的运动时间t。
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