如图,在平面直角坐标系平面内存在两处匀强磁场,第一象限内的匀强磁场分布在三角形OAC之外的区域,磁感应强度大小为2B,方向垂直纸面向里,A、C两点分别位于x轴和y轴上,,OC的长度为2R,第二象限内的匀强磁场分布在半径为R的圆形区域内,磁感应强度大小为B,圆形区域的圆心坐标为(R,R),圆形区域与x、y轴的切点分别为P、Q,第三、四象限内均无磁场。置于P点的离子发射器,能持续地从P点在xOy平面内向x轴上方范围内以恒定速率发射同种正离子,离子质量均为m,电荷量均为q;在y轴上的CG之间放置一个长CG=2R的探测板,所有打到探测板上的离子都被板吸收。已知从P点垂直于x轴发射的离子恰好经过Q点进入第一象限,不计重力及离子间的相互作用,求:
(1)圆形区域内磁场的方向及离子的发射速率;
(2)从P点垂直于x轴发射的离子,从发射到第二次经过边界AC所用的时间t;
(3)探测板CG上有离子打到的区域长度。
(1)圆形区域内磁场的方向及离子的发射速率;
(2)从P点垂直于x轴发射的离子,从发射到第二次经过边界AC所用的时间t;
(3)探测板CG上有离子打到的区域长度。
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更新时间:2023-05-25 22:04:28
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【知识点】 带电粒子在直边界磁场中运动
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【推荐1】扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆,其简化模型如图甲。Ⅰ、Ⅱ两处宽度均为的匀强磁场区相距也为,磁场方向相反且垂直纸面。一质量为、电量为、重力不计的粒子,从靠近平行板电容器板处由静止释放,极板间电压为,粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区,射入时速度与水平方向的夹角。
(1)粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角为,求粒子在Ⅰ区运动的时间;
(2)为使粒子能返回Ⅰ区,求Ⅱ区磁感应强度应满足的条件;
(3)若粒子从进入Ⅱ区域左边界的点(图中没有标出)开始计时,磁场随着时间变化的情况如乙图所示(垂直纸面向外为正),电子运动一段时间后由Ⅱ区域的右边界点飞出磁场,速度方向与水平方向的夹角也是,且连线与Ⅱ区域磁场边界垂直,求磁场的变化周期和磁感应强度大小分别应满足何种条件。
(1)粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角为,求粒子在Ⅰ区运动的时间;
(2)为使粒子能返回Ⅰ区,求Ⅱ区磁感应强度应满足的条件;
(3)若粒子从进入Ⅱ区域左边界的点(图中没有标出)开始计时,磁场随着时间变化的情况如乙图所示(垂直纸面向外为正),电子运动一段时间后由Ⅱ区域的右边界点飞出磁场,速度方向与水平方向的夹角也是,且连线与Ⅱ区域磁场边界垂直,求磁场的变化周期和磁感应强度大小分别应满足何种条件。
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【推荐2】如图所示,在 xOy 平面的 y 轴左侧存在沿 y 轴正方向的匀强电场,y 轴右侧区域 I 内存在磁感应强度大小为B1=的匀强磁场,区域Ⅰ、区域Ⅱ的宽度均为 L,高度均为 3L。质量为 m、电荷量为 q 的带电的粒子从坐标为( −2L , −L )的 A 点以速度 v0 沿 x 轴正方向射出,恰好经过坐标为(0, −( −1)L )的 C点射入区域Ⅰ。粒子重力忽略不计。求:
(1)粒子带何种电荷以及匀强电场的电场强度大小 E;
(2)粒子离开区域Ⅰ时的位置坐标;
(3)要使粒子从区域Ⅱ的上边界离开磁场,可在区域Ⅱ内加垂直于纸面向里的匀强磁场。 试确定磁感应强度 B 的大小范围,并说明粒子离开区域Ⅱ时的速度方向。
(1)粒子带何种电荷以及匀强电场的电场强度大小 E;
(2)粒子离开区域Ⅰ时的位置坐标;
(3)要使粒子从区域Ⅱ的上边界离开磁场,可在区域Ⅱ内加垂直于纸面向里的匀强磁场。 试确定磁感应强度 B 的大小范围,并说明粒子离开区域Ⅱ时的速度方向。
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