如图所示的直角坐标系中,在直线到轴之间的区域内存在着沿轴正方向的匀强电场,电场强度为;在轴到直线之间的区域内存在着两个大小相等、方向相反的有界匀强电场(电场强度未知),其中轴上方的电场方向沿轴负方向,轴下方的电场方向沿轴正方向。在电场左边界上到区域内,连续分布着电量为、质量为均处于静止状态的带正电粒子。若处于的粒子由静止释放,在电场力作用下,经第一象限恰能从处射出电场,不计粒子的重力及它们间的相互作用。
(1)处粒子由静止释放后,在电场力作用下到达轴时的速度大小;
(2)求轴到直线之间的区域内的匀强电场的电场强度;
(3)若处于之间的某些粒子由静止释放,它们到达轴时,速度与轴的夹角为,求这些粒子释放时的位置坐标和射出电场时的动能。
(1)处粒子由静止释放后,在电场力作用下到达轴时的速度大小;
(2)求轴到直线之间的区域内的匀强电场的电场强度;
(3)若处于之间的某些粒子由静止释放,它们到达轴时,速度与轴的夹角为,求这些粒子释放时的位置坐标和射出电场时的动能。
更新时间:2021-07-06 21:05:01
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【推荐1】在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。为了准确的注入离子,需要在一个有限空间中用电磁场对离子的运动轨迹进行调控。现在,我们来研究一个类似的模型。在空间内存在边长m的立方体,以O为坐标原点,沿OA、和OD方向分别建立x、y、z轴。在OACD面的中心M处存在一粒子发射源,可在底面内沿任意方向发射初速度为,比荷的带正电粒子(不计重力)。可在区域内施加一定的匀强电场或者匀强磁场,使粒子可以到达相应的空间位置。
(1)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场,使粒子不飞出立方体,求施加磁场的磁感应强度B的最小值;
(2)在立方体内施加沿y轴正向的匀强电场,使粒子只能从面飞出,求施加电场的电场强度E的最小值;
(3)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场,若磁感应强度大小为T,求粒子在磁场中运动时间的最大值和最小值;
(4)在(3)问的基础上再加上沿y轴正向的匀强电场,电场强度为。问(3)中最大时间和最小时间对应的粒子能否从面飞出?若粒子不能从面飞出,请写出这些粒子飞出立方体区域时的空间坐标(x,y,z)。
(1)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场,使粒子不飞出立方体,求施加磁场的磁感应强度B的最小值;
(2)在立方体内施加沿y轴正向的匀强电场,使粒子只能从面飞出,求施加电场的电场强度E的最小值;
(3)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场,若磁感应强度大小为T,求粒子在磁场中运动时间的最大值和最小值;
(4)在(3)问的基础上再加上沿y轴正向的匀强电场,电场强度为。问(3)中最大时间和最小时间对应的粒子能否从面飞出?若粒子不能从面飞出,请写出这些粒子飞出立方体区域时的空间坐标(x,y,z)。
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【推荐2】如图所示,M、N为竖直放置的平行金属板,两板间所加电压为U0,S1、S2为板上正对的小孔。金属板P和Q水平放置在N板右侧,关于小孔S1、S2所在直线对称,P、Q两板的长度和两板间的距离均为d;距金属板P和Q右边缘d处固定有一荧光屏,荧光屏垂直于金属板P和Q;屏上O点与S1、S2共线。加热的阴极K发出的电子经小孔S1进入M、N两板间,通过M、N间的加速电场加速后,进入P、Q间。已知电子的质量为m,电荷量为e,单位时间内从小孔S1进入的电子个数为n,初速度可以忽略。整个装置处于真空中,忽略电子重力及电子间的相互作用,不考虑相对论效应。
(1)若在P、Q两板间加一交变电压,离开偏转电场的电子打在荧光屏上被吸收。与交变电流的周期相比,每个电子在板P和Q间运动的时间可忽略不计,不考虑电场变化产生的磁场,偏转电场可视为匀强电场。求在一个周期(即T0时间)内电子对荧光屏的平均作用力。
(2)若板P、Q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场,电子刚好经过P板的右边缘后,打在荧光屏上。求磁场的磁感应强度大小B和电子打在荧光屏上的位置坐标x。
(1)若在P、Q两板间加一交变电压,离开偏转电场的电子打在荧光屏上被吸收。与交变电流的周期相比,每个电子在板P和Q间运动的时间可忽略不计,不考虑电场变化产生的磁场,偏转电场可视为匀强电场。求在一个周期(即T0时间)内电子对荧光屏的平均作用力。
(2)若板P、Q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场,电子刚好经过P板的右边缘后,打在荧光屏上。求磁场的磁感应强度大小B和电子打在荧光屏上的位置坐标x。
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【推荐3】如图所示,某粒子分析器由区域Ⅰ、区域Ⅱ和检测器组成。两个区域以垂直轴的平面为界,其中区域Ⅰ内有沿着轴正方向的匀强磁场和匀强电场,区域Ⅱ内只有沿着轴正方向的匀强磁场,电场强度大小为,两个区域内的磁感应强度大小均为。当粒子撞击检测器时,检测器被撞击的位置会发光。检测器中心在轴上,在检测器所在平面上建立与坐标系平行的坐标系。一质量为、带电荷量为的带正电粒子从A点沿轴正方向以初速度射入,若区域Ⅰ内只存在匀强磁场,其轨迹圆圆心恰好是点,平面与点的距离,运动过程粒子所受重力可以忽略不计。
(1)求A点的位置,用坐标表示;
(2)若区域Ⅰ只有匀强电场,当检测器置于平面处时,求检测器上发光点的位置,用坐标表示;
(3)当检测器距离点的距离为时,求检测器上发光点的位置,用坐标表示。
(1)求A点的位置,用坐标表示;
(2)若区域Ⅰ只有匀强电场,当检测器置于平面处时,求检测器上发光点的位置,用坐标表示;
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【推荐1】如图以y轴为边界,右边是一个水平向左的匀强电场,左边是一个与水平方向成45°斜向上的=N/C匀强电场,现有一个质量为m=1.0g,带电量=1.0×10-6C小颗粒从坐标为(0.1,0.1)处静止释放.忽略阻力,g=10m/s2. 求:
(1)第一次经过y轴时的坐标及时间
(2)第二次经过y轴时的坐标
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【推荐2】相距很近的平行板电容器,在两板中心各开有一个小孔,如图甲所示,靠近A板的小孔处有一电子枪,能够持续均匀地发射出电子,电子的初速度为v0,质量为m,电量为-e,在AB两板之间加上图乙所示的交变电压,其中0<k<1,;紧靠B板的偏转电场电压也等于U0,板长为L,两板间距为d,距偏转极板右端处垂直放置很大的荧光屏PQ。不计电子的重力和它们之间的相互作用,电子在电容器中的运动时间可以忽略不计。
(1)试求在0~kT与kT~T时间内射出B板电子的速度各多大?(结果用U0、e、m表示)
(2)在0~T时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果用L、d 表示)
(3)撤去偏转电场及荧光屏,当k取恰当的数值时,使在0~T时间内通过了电容器B板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,求k值。
(1)试求在0~kT与kT~T时间内射出B板电子的速度各多大?(结果用U0、e、m表示)
(2)在0~T时间内,荧光屏上有两个位置会发光,试求这两个发光点之间的距离。(结果用L、d 表示)
(3)撤去偏转电场及荧光屏,当k取恰当的数值时,使在0~T时间内通过了电容器B板的所有电子,能在某一时刻形成均匀分布的一段电子束,求k值。
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