组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在磁场中的运动 > 带电粒子在有边界磁场中运动 > 带电粒子在弧形边界磁场中运动
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:1147 题号:19132324
图甲是半径为R的四分之一圆柱面阴极和位于圆柱面轴线上的阳极构成光电管的示意图,某单色光照射阴极,逸出的光电子到达阳极形成光电流。已知阴极材料的逸出功为,光电子的最大初速度为,电子电荷量为、质量为m,真空中光速为c,普朗克常量为h
(1)求入射光的波长λ和遏止电压
(2)图乙是光电管横截面示意图,在半径为R的四分之一圆平面内加垂直纸面向外的匀强磁场,只研究在该截面内运动的光电子,仅考虑洛伦兹力作用,要使从阴极上N点逸出的光电子运动到阳极,速度至少为
①求磁感应强度的大小B
②若阴极表面各处均有光电子逸出,求能到达阳极的光电子逸出区域与整个阴极区域的比值k

   

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【推荐1】如图所示,在平面直角坐标系中,x轴上方区域存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小x轴下方有半径的圆形匀强磁场区域,磁感应强度大小也为,磁场方向垂直纸面向里。原点O处有一粒子源,可在坐标平面内沿各个方向发射比荷均为的带正电的粒子。一足够长的粒子收集板,底端P位于处,垂直于x轴放置,当粒子运动到收集板时即被吸收,不计粒子间相互作用和重力的影响,粒子被吸收的过程中收集板始终不带电。(结果可以带根号)
(1)若从粒子源发出的粒子1沿方向进入x轴上方磁场区域后打在P点,求粒子1的速度大小
(2)若从粒子源发出的粒子2沿方向进入x轴下方磁场区域后,第一次到达x轴上的点为P点,求粒子2的运动时间;
(3)撤除圆形磁场区域,粒子源沿各个方向均匀地向磁场区发射速度大小均为的粒子,会有两个不同方向入射的粒子打在上的同一位置被吸收,求上这种位置分布的区域长度。
2023-02-13更新 | 521次组卷
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【推荐2】如图所示,水平虚线abcd在同一竖直平面内,间距为L,中间存在着方向向右与虚线平行的匀强电场,虚线cd的下侧存在一圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,圆形磁场与虚线cd相切于M点。一质量为m、带电量为+q的粒子由电场上边界的S点以速度v0垂直电场方向进入电场,经过一段时间粒子从M点离开电场进入磁场,粒子在磁场中的速度大小为2v0,经偏转后,粒子由虚线cd上的N点垂直于虚线返回匀强电场且刚好再次回到S点。粒子重力忽略不计,求:
(1)SM两点间的距离;
(2)圆形磁场的半径r以及磁感应强度B的大小;
(3)带电粒子在整个运动过程中的总时间。
2020-03-11更新 | 1074次组卷
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【推荐3】在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图甲所示是离子注入工作原理示意图,一质量为m,电量为q的正离子经电场由静止加速后沿水平虚线射入和射出速度选择器,然后通过磁场区域、电场区域偏转后注入处在水平面内的晶圆(硅片)。速度选择器和磁场区域中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和电场区域中的匀强电场场强大小均为E,方向分别为竖直向上和水平方向(沿x轴)。电场区域是一边长为L的正方形,其底边与晶圆所在水平面平行,间距也为L)。当电场区域不加电场时,离子恰好通过电场区域上边界中点竖直注入到晶圆上x轴的O点。整个系统置于真空中,不计离子重力。求:
(1)若虚线框内存在一圆形磁场,求圆形磁场的最小面积;
(2)若电场区域加如图乙所示的电场时(电场变化的周期为,沿x轴向右为正),离子从电场区域飞出后,注入到晶圆所在水平面x轴上的总长度。
2022-05-10更新 | 820次组卷
共计 平均难度:一般