如图所示,在无限长的竖直边界
和
间,上、下部分分别充满方向垂直于平面
向外的匀强磁场,上部分区域的磁感应强度大小为
,
为上、下磁场的水平分界线,质量为m、带电荷量为
的粒子从
边界上与O点相距为a的P点垂直于
边界射入上方磁场区域,经
上的Q点第一次进入下方磁场区域,Q点与O点的距离为
,不考虑粒子重力。
(1)求粒子射入时的速度大小;
(2)要使粒子不从
边界飞出,求下方磁场区域的磁感应强度
应满足的条件;
(3)若下方区域的磁感应强度
,粒子最终垂直
边界飞出,求边界
与
间的距离L与a的关系。
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(1)求粒子射入时的速度大小;
(2)要使粒子不从
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(3)若下方区域的磁感应强度
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22-23高二上·广东茂名·期末 查看更多[3]
广东省茂名市“五校联盟” 2021-2022学年高二上学期期末联考(创新班)物理试题(已下线)广东省各地2020-2021学年高二下期期末物理试题分类选编:解答题2023届重庆市巴南区高三上学期诊断考试(一模)物理试题
更新时间:2022-01-19 13:09:41
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【知识点】 带电粒子在直边界磁场中运动
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】在科学探究中,常利用电磁场控制电荷的运动路径,与光的传播、平移等效果相似,称为电子光学。如图,在
区域中有粒子源和电场加速区;在
区域中存在方向垂直x轴向下的匀强电场;在
,
区域中存在方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B的大小可调,方向不变。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子由静止开始经加速区加速后,从
处以水平速度向右射入电场,在
处进入磁场,已知加速区电势差为
,不计粒子的重力。
(1)求粒子进入
区域内匀强电场时的速度大小和匀强电场的电场强度大小;
(2)若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场,分析说明磁场的方向,并求在这种情况下磁感应强度的最小值
;
(3)如果磁感应强度大小为
,粒子将通过虚线所示边界上的某一点离开磁场,求粒子出射点坐标。
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(1)求粒子进入
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(2)若粒子经磁场偏转后穿过y轴正半轴离开磁场,分析说明磁场的方向,并求在这种情况下磁感应强度的最小值
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(3)如果磁感应强度大小为
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】人工核反应是利用加速器加速带电粒子与物质进行相互作用,产生多种带电的和不带电的次级粒子的过程。如图所示,加速器的核心装置由
三部分组成,其中B、D两端接地,中间的
为电荷交换室,有很高的电势
。加速器的前端安装有离子发生装置A,即粒子源;输出端安装有用于发生核反应的反应靶。离子发生装置产生质量为
的负一价离子,由静止开始在加速管中加速到达高压端,进入电荷交换室电子被剥离,变成
价的正离子,但速度和质量不发生改变,然后进入另一加速管中继续加速,以获得足够的速度,与反应靶进行核反应。已知电子的带电荷量为
,不计所有粒子的重力及电场、磁场的边缘效应。
(1)求离子到达交换室
时的速度大小;
(2)求离子在加速器中出射时的动量大小;
(3)核反应生成的各种次级粒子经过束流纯化装置挑选出具有相同速度的某一种目标次级粒子,由
点垂直射入一矩形区域
内,区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为
,双平行轨道
间距为
,装有计时装置的荧光屏
可以沿轨道平行移动。移动
,使荧光屏上的
点闪光,此时记录的粒子运动时间为
;继续移动
,当
间距为
时,次级粒子在磁场中的运动时间为
。求该次级粒子射入磁场的方向(与
的夹角)、速度大小及其比荷。
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(1)求离子到达交换室
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(2)求离子在加速器中出射时的动量大小;
(3)核反应生成的各种次级粒子经过束流纯化装置挑选出具有相同速度的某一种目标次级粒子,由
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,两极板P、Q竖直放置,长度为2L,间距为L。极板下方存在垂直纸面向外的矩形匀强磁场,磁感强度为B0。荧光屏MN水平放置,长度为2L。一粒子源向两极板间持续不断竖直向下发射速度为
、质量为m、电荷量为+q的粒子,形成宽度为L,横向均匀分布的粒子流。不计粒子重力及粒子间相互作用。
(1)两板间电压为0时,粒子全部打到荧光屏上,求矩形磁场的最小面积S;
(2)当两板间存在恒定的匀强电场时,进入磁场的粒子数为射入电场粒子数的
,求打在屏上的粒子在磁场中运动的时间t;
(3)在第(2)问中,进入磁场的粒子全部打到荧光屏上,求磁感应强度B的取值范围。
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(1)两板间电压为0时,粒子全部打到荧光屏上,求矩形磁场的最小面积S;
(2)当两板间存在恒定的匀强电场时,进入磁场的粒子数为射入电场粒子数的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/56d266a04f3dc7483eddbc26c5e487db.png)
(3)在第(2)问中,进入磁场的粒子全部打到荧光屏上,求磁感应强度B的取值范围。
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