如图甲所示,在两平行的金属极板中心轴线的左端有一粒子源,不断地发射出速度的带正电粒子。右侧有磁感应强度的匀强磁场,磁场左边界有足够长的荧光屏、。两金属极板间的电压随时间做周期性变化,如图乙所示;带电粒子经电场进入匀强磁场偏转后打在荧光屏上。已知金属极板长,板间距离,带电粒子的比荷。不考虑相对论效应及电磁场的边界效应,打在板上的粒子被吸收。求:
(1)时刻进入金属极板的带电粒子,打在荧光屏上离的位置;
(2)若观察时间,可发现荧光屏或上的发光长度;
(3)到达荧光屏上的带电粒子在电场与磁场中运动的总时间的大小范围(其中角度可用反三角函数表示)。
(1)时刻进入金属极板的带电粒子,打在荧光屏上离的位置;
(2)若观察时间,可发现荧光屏或上的发光长度;
(3)到达荧光屏上的带电粒子在电场与磁场中运动的总时间的大小范围(其中角度可用反三角函数表示)。
更新时间:2020-07-28 09:45:41
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解题方法
【推荐1】如图甲所示,水平放置的平行板电容器的两极板、的长度及间距均为L,两板间加一定的电压。一个质量为m,电荷量为的带正电粒子从上级板边缘A点以水平初速度射入电容器,恰好从两板间中线的C点飞出,不计粒子受到的重力和空气阻力。
(1)求带电粒子出电场时的速度大小v;
(2)若改变两板间的电压,使带电粒子的入射速度为,带电粒子恰好从下极板右边缘飞出,求此种情况下两板间的电压;
(3)若使带电粒子的入射速度为,并从带电粒子射入电容器瞬间开始计时,且上极板M和下极板N间的电势差U随时间t变化的关系图像如图乙所示,带电粒子恰好从上极板右边缘飞出,求带电粒子运动过程中到上极板M的最远距离。
(1)求带电粒子出电场时的速度大小v;
(2)若改变两板间的电压,使带电粒子的入射速度为,带电粒子恰好从下极板右边缘飞出,求此种情况下两板间的电压;
(3)若使带电粒子的入射速度为,并从带电粒子射入电容器瞬间开始计时,且上极板M和下极板N间的电势差U随时间t变化的关系图像如图乙所示,带电粒子恰好从上极板右边缘飞出,求带电粒子运动过程中到上极板M的最远距离。
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【推荐2】在平面内,直线与y轴的夹角。第一、第二象限内存在大小均为E,方向分别为竖直向下和水平向右的匀强电场:在x轴下方有垂直于纸面向外的匀强磁场,如图所示。现有一质量为m、电量为的粒子甲从直线上点处由静止释放,然后进入磁场,又从O点进入电场,不计粒子的重力,求:
(1)粒子甲第一次进入磁场时速度的大小与方向;
(2)磁感应强度的大小;
(3)如果在直线上A点释放粒子甲的同时,在第一象限某处由静止释放一质量为m、电量为的粒子乙,当乙第一次离开磁场时正好与第一次进入磁场的甲粒子相遇,求乙粒子释放处的坐标。(不计粒子间相互作用力)
(1)粒子甲第一次进入磁场时速度的大小与方向;
(2)磁感应强度的大小;
(3)如果在直线上A点释放粒子甲的同时,在第一象限某处由静止释放一质量为m、电量为的粒子乙,当乙第一次离开磁场时正好与第一次进入磁场的甲粒子相遇,求乙粒子释放处的坐标。(不计粒子间相互作用力)
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【推荐1】在如图所示的xOy平面内,边长为2R的正方形ABCD区域中存在方向垂直xOy平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场,自O点沿x轴放置-一长为2R的探测板,与磁场下边界的间距为R;离子源从正方形一边(位于y轴上)的中点P沿垂直于磁场方向持续发射质量为m、电荷量为+q的离子,发射速度方向斜向上,与x轴正方向的夹角范围为0~50°,且各向均匀分布,单位时间发射离子数为N,离子的速度大小随发射角变化的关系为 ,为发射速度方向与水平方向夹角,其中的离子恰好从磁场下边界的中点沿y轴负方向射出。不计离子间的相互作用和离子的重力,离子打在探测板即被吸收并中和,已知R=0.05 m,B=1 T,v0=5×105 m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8,sin50°=0.77,cos50°=0.64。
(1)求离子的比荷;
(2)证明∶从AB边飞出磁场的离子速度方向与AB边垂直;
(3)求单位时间内能打在探测板上的离子数n。
(1)求离子的比荷;
(2)证明∶从AB边飞出磁场的离子速度方向与AB边垂直;
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【推荐2】如图所示,真空室内有一长度为L的平面荧光屏AB,屏的中心为D,屏前正中央有一点状粒子放射源O,放射源O与荧光屏AB恰构成等边三角形,AOB区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。现使放射源在范围内向各个方向以速度发射带负电粒子,其中沿OA方向发射的粒子恰能垂直打在荧光屏上。不计粒子重力,求:
(1)粒子的比荷;
(2)打到荧光屏上的粒子在磁场内运动时间最长时,运动轨迹所对圆心角的正弦值;
(3)荧光屏AB上的亮屏长度;
(4)若自O点发射的粒子速度为,求亮屏长度。
(1)粒子的比荷;
(2)打到荧光屏上的粒子在磁场内运动时间最长时,运动轨迹所对圆心角的正弦值;
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【推荐3】某装置用磁场控制带电粒子的运动,工作原理图如图所示.装置的长L=,上下两个相同的矩形区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小相同、方向与纸面垂直且相反,两磁场的间距为d,装置右端有一收集板,N、P为板上的两点,N、P分别位于下方磁场的上、下边界上.一质量为m、电荷量为-q的粒子静止在A处,经加速电场加速后,以速度v0沿图中的虚线从装置左端的中点O射入,方向与轴线成60°角.可以通过改变上下矩形区域内的磁场强弱(两磁场始终大小相同、方向相反),控制粒子到达收集板上的位置.不计粒子的重力.
(1)试求出加速电压U的大小;
(2)若粒子只经过上方的磁场区域一次,恰好到达收集板上的P点,求磁场区域的宽度h;
(3)欲使粒子经过上下两磁场并到达收集板上的N点,磁感应强度有多个可能的值,试求出其中的最小值B.
(1)试求出加速电压U的大小;
(2)若粒子只经过上方的磁场区域一次,恰好到达收集板上的P点,求磁场区域的宽度h;
(3)欲使粒子经过上下两磁场并到达收集板上的N点,磁感应强度有多个可能的值,试求出其中的最小值B.
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