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题型:解答题 难度:0.65 引用次数:276 题号:16559531
如图所示,一对长平行栅极板(有缝的平行板)水平放置,极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场,两极板与电压为的电源相连。一带正电粒子从正极板上点处以大小为的速度垂直极板向上射出,粒子的质量为、电荷量为。粒子经电场一次加速后从点进入上方磁场,然后第一次从负极板上的点返回电场。一足够长的不带电绝缘挡板与正极板成倾斜放置。忽略栅极板的电场边缘效应及粒子所受的重力。
(1)求粒子进入上方磁场时的速度大小
(2)求两点间的距离
(3)若改变两极板间的电压(保持下极板接电源正极),其他条件不变,使粒子不能打在挡板上,求电压应满足的条件。
【知识点】 粒子由电场进入磁场

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【推荐1】如图甲所示,在直角坐标系0≤xL区域内有沿y轴正方向的匀强电场,场强大小,右侧有一个以点(3L,0)为中心、边长为2L的正方形区域,其边界abx轴平行,正方形区域与x轴的交点分别为MN.现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场,飞出电场后从M点进入正方形区域.

(1)求电子进入正方形磁场区域时的速度v
(2)在正方形区域加垂直纸面向里的匀强磁场B,使电子从正方形区域边界点d点射出,则B的大小为多少;
(3)若当电子到达M点时,在正方形区域加如图乙所示周期性变化的磁场(以垂直于纸面向外为磁场正方向),最后电子运动一段时间后从N点飞出,速度方向与电子进入磁场时的速度方向相同,求正方形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式.
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【推荐2】如图,在x0y平面坐标系的第象限内有沿x轴负方向的匀强电场,它的场强大小为E=4×105V/m,第象限有垂直平面向里的匀强磁场个带正电粒子以速度大小v0=2×107m/s从上A点沿y轴正方向射入电场,并从C点进入磁场.已知A点坐标为(0.2m,0),该粒子的比荷=2.5×109C/kg,不计粒子的重力.

(1)C点的坐标;
(2)求粒子刚进入磁场时的速度;
(3)若要使粒子不能进入第象限,求磁感应强度B的大小.
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【推荐3】如图所示,两种同位素的原子核MN从容器A下方的小孔S1不断飘入S1S2间的加速电场中,其初速度几乎为零。然后经过小孔S3恰好沿圆弧通过静电分析器,从小孔S4离开后,由正方体右侧面中心位置处小孔O2(即图中坐标系原点)水平向左沿z轴正方向垂直右侧面进入正方体空腔内。已知静电分析器内有均匀辐向分布的电场,粒子运动轨迹处电场强度大小为E,圆弧半径和正方体边长均为LMN的质量分别为m、3m,带电量均为q,重力不计;不考虑粒子之间的相互作用,打在正方体腔壁上的粒子被全部吸收,且不影响腔内场强的分布。
(1)求加速电场两极板之间的电压U
(2)若在空腔内加沿+x方向、大小为E的匀强电场,求粒子MN打在正方体平面上的位置坐标;
(3)若在空腔内加沿+y方向、大小为的匀强磁场,求粒子N打在正方体平面上的位置坐标:
(4)若(2)、(3)中的电场和磁场同时存在,单位时间内有kM粒子进入腔内,求平面B1C1C2B2受到M粒子的冲击力大小?
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