如图所示,平面内有一个矩形有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,磁感应强度为B。矩形边界的边长PQ=4L,PM=3L。以垂直于磁感应强度并垂直于磁场边界PQ的速度射入质量为m电荷量为q(q>0)的带电粒子。不计粒子的重力:
(1)若带电粒子只能从PQ边界离开磁场,求粒子速度v的范围;
(2)若带电粒子只能从MN边界离开磁场,求粒子速度v的范围;
(3)若带电粒子从边界MN上距N点L的A点离开磁场,求粒子速度v。
(1)若带电粒子只能从PQ边界离开磁场,求粒子速度v的范围;
(2)若带电粒子只能从MN边界离开磁场,求粒子速度v的范围;
(3)若带电粒子从边界MN上距N点L的A点离开磁场,求粒子速度v。
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更新时间:2021-03-14 12:00:12
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【知识点】 带电粒子在直边界磁场中运动
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名校
【推荐1】“801所”设计的磁聚焦式霍尔推进器可作为太空飞船的发动机,其原理如下:系统捕获宇宙中大量存在的等离子体(由电量相同的正、负离子组成)经系统处理后.从下方以恒定速率v1,向上射入有磁感应强度为B1、垂直纸面向里的匀强磁场区域I内.当栅极MN、PQ间形成稳定的电场后.自动关闭区域I系统(关闭粒子进入通道、撤去磁场B1).区域Ⅱ内有磁感应强度大小为B2、垂直纸面向外的匀强磁场,磁场右边界是直径为D、与上下极板相切的半圆(圆与下板相切于极板中央A).放在A处的放射源能够向各个方向均匀发射速度大小相等的氙原子核,氙原子核经过该区域后形成宽度为D的平行氙粒子束,经过栅极MN、PQ之间的电场加速后从PQ喷出.在加速氙原子核的过程中探测器获得反向推力(不计氙原子核、等离子体的重力.不计粒子之间相互作用与相对论效应).已知极板长RM=2D,栅极MN和PQ间距为d,氙原子核的质量为m、电荷量为q,求:
(1)当栅极MN、PQ间形成稳定的电场时,其电场强度E多大.
(2)氙原子核从PQ喷出时的速度大小v2.
(3)因区域Ⅱ内磁场发生器故障,导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中,求能进入区域I的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/16/42df167e-7b62-4034-9c14-7ab977538ca5.png?resizew=475)
(1)当栅极MN、PQ间形成稳定的电场时,其电场强度E多大.
(2)氙原子核从PQ喷出时的速度大小v2.
(3)因区域Ⅱ内磁场发生器故障,导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中,求能进入区域I的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/16/42df167e-7b62-4034-9c14-7ab977538ca5.png?resizew=475)
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【推荐2】如图所示,一个质量为m,电荷量为q的带电粒子,重力不计,以水平速度v0从A点垂直竖直边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场偏转后到达图中的D点。求:
(1)A、D间的距离s;
(2)粒子在磁场中的运动时间t。
(1)A、D间的距离s;
(2)粒子在磁场中的运动时间t。
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名校
【推荐3】如图,在平面直角坐标系xOy的第四象限内,有垂直纸面向里的匀强磁场,现有一质量为m=5.0×10-8kg、电荷量为q=1.0×10-6C的带正电粒子,从静止开始经U0=10V的电压加速后,从图中P点沿图示方向进入磁场时速度方向与y轴负方向夹角为37°,已知OP=30cm,粒子重力不计,sin37°=0.6,cos37°=0.8。则:
(1)带电粒子到达P点时速度v的大小是多少?
(2)若磁感应强度的大小B=2T,粒子从x轴上的Q点离开磁场,则OQ间的距离是多少?
(3)若粒子不能从x轴上方射出,那么,磁感应强度B的最小值是多少?
(1)带电粒子到达P点时速度v的大小是多少?
(2)若磁感应强度的大小B=2T,粒子从x轴上的Q点离开磁场,则OQ间的距离是多少?
(3)若粒子不能从x轴上方射出,那么,磁感应强度B的最小值是多少?
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