组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 静电场 > 带电粒子在电场中的运动 > 带电粒子(微粒)在匀强电场中的直线运动 > 带电粒子在周期性变化电场中的直线运动
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:3103 题号:1149128
如图甲所示,相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向里,在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ,两极板中心各有一小孔,两极板间电压的变化规律如图乙所示,正反向电压的大小均为,周期为.在时刻将一个质量为、电量为)的粒子由静止释放,粒子在电场力的作用下向右运动,在时刻通过垂直于边界进入右侧磁场区.(不计粒子重力,不考虑极板外的电场)

(1)求粒子到达时的速度大小 和极板距离
(2)为使粒子不与极板相撞,求磁感应强度的大小应满足的条件.
(3)若已保证了粒子未与极板相撞,为使粒子在时刻再次到达 ,且速度恰好为零,求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感强度的大小

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【推荐1】研究原子核的结构时,需要用能量很高的粒子轰击原子核。为了使带电粒子获得很高的能量,科学家发明了各种粒子加速器。图1为某加速装置的示意图,它由多个横截面积相同的金属圆筒依次排列组成,其轴线在同一直线上,序号为奇数的圆筒与序号为偶数的圆筒分别和交变电源的两极相连,交变电源两极间的电势差的变化规律如图2所示。在t=0时,奇数圆筒相对偶数圆筒的电势差为正值。此时和偶数圆筒相连的金属圆板(序号为 0)的中央有一电子,在圆板和圆筒1之间的电场中由静止开始加速,沿中心轴线进入圆筒1.为使电子在圆筒之间的间隙都能被加速,圆筒长度的设计必须遵照一定的规律。若电子的质量为m,电荷量为-e,交变电源的电压为U,周期为T,两圆筒间隙的电场可视为匀强电场,圆筒内场强均为0.不计电子的重力和相对论效应。
(1)求电子进入圆筒1时的速度v1,并分析电子从圆板出发到离开圆筒2这个过程的运动。
(2)若忽略电子通过圆筒间隙的时间,则第n个金属圆筒的长度Ln应该为多少?
(3)若电子通过圆筒间隙的时间不可忽略,且圆筒间隙的距离均为d,在保持圆筒长度、交变电压的变化规律和(2)中相同的情况下,该装置能够让电子获得的最大速度是多少?
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【推荐2】两平行金属板间水平放置,两板间所加电压随时间变化的规律如图所示(最大值U0),大量质量为m、带电量为e的电子由静止开始经电压也为U0的电场加速后连续不断地沿两平行金属板间的中线射入,若所有电子恰能通过两极板。且每个电子通过两极板均历时3t0,两平行金属板间距为d,电子所受重力不计,求:
(1)电子射入两极板时的初速度;
(2)电子通过两板时侧向位移最大值和最小值(答案用d表示);
(3)侧向位移最大和最小的电子通过两板后的动能之比?
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【推荐3】如图所示,两块竖直相对的平行金属板AB,中心处留有小孔。AB右侧有一水平相对的平行金属板EF,其长度为L,竖直距离为d。EF右侧距离为L处,正对有一挡板,其中心P与AB、EF的中心在同一水平直线上。金属板的厚度均不计,两对金属板之间都有匀强电场,其中BA之间电势差为.真空中的电极可以连续不断均匀地从A板小孔处发出电子(设电子的初速度为零),电子质量为m,带电量为e,EF两板间加周期性变化的电压,UEF如图乙所示,不计电子的重力,不计电子间的相互作用力,质量m,电量e,周期T,长度L,间距d均为已知量,且所有电子都能离开偏转电场,求:
(1)电子从加速电场AB飞出后的水平速度v0大小;
(2)求t=0时刻射入偏转电场的电子打在挡板上Q点时距中线AP的距离H和偏转电场对电子做的功W
(3)在足够长的时间内从中线AP上方打在挡板上的电子占电子总数的百分比?(
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