组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在复合场中的运动 > 带电粒子在组合场中的运动 > 粒子由磁场进入电场
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:1488 题号:19985885
如图为某同学设计的带电粒子的聚焦和加速装置示意图。位于S点的粒子源可以沿纸面内与SO1O1为圆形磁场的圆心)的夹角为的方向内均匀地发射速度为v0=10m/s、电荷量均为q=-2.0×10-4C、质量均为m=1.0×10-6kg的粒子,粒子射入半径为R=0.1m的圆形区域匀强磁场。已知粒子源在单位时间发射N=2.0×105个粒子,圆形区域磁场方向垂直纸面向里,沿着SO1射入圆形区域磁场的粒子恰好沿着水平方向射出磁场。粒子数控制系统是由竖直宽度为L、且L范围内大小可调的粒子通道构成,通道竖直宽度L的中点与O1始终等高。聚焦系统是由有界匀强电场和有界匀强磁场构成,匀强电场的方向水平向右、场强E=0.625N/C,边界由x轴、曲线OA和直线GF(方程为:y=-x+0.4(m))构成,匀强磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度B=0.25T,磁场的边界由x轴、直线GFy轴构成,已知所有经过聚焦系统的粒子均可以从F点沿垂直x轴的方向经过一段真空区域射入加速系统。加速系统是由两个开有小孔的平行金属板构成,两小孔的连线过P点,上下两板间电势差U=-10kV,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。求:
(1)圆形磁场的磁感应强度B0
(2)当L=R时,求单位时间进入聚焦系统的粒子数N0
(3)若进入加速系统内粒子的初速度均忽略不计,设从加速系统射出的粒子在测试样品中运动所受的阻力f与其速度v关系为k=0.2N·s·m-1),求粒子在样品中可达的深度d
(4)曲线OA的方程。
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【推荐1】如图所示,一个带负电的粒子沿磁场边界从A点射出,粒子质量为m、电荷量为-q,其中区域Ⅰ、Ⅲ内的匀强磁场宽为d,磁感应强度为B,垂直纸面向里,区域Ⅱ宽也为d,粒子从A点射出后经过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后能回到A点,不计粒子重力。
(1)求粒子从A点射出到回到A点经历的时间t
(2)若在区域Ⅱ内加一水平向左的匀强电场且区域Ⅲ的磁感应强度变为2B,粒子也能回到A点,求电场强度E的大小;
(3)若粒子经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域后返回到区域Ⅰ前的瞬间使区域Ⅰ的磁场反向且磁感应强度减半,则粒子的出射点距A点的距离为多少?
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(1)粒子的初速度v0大小;
(2)匀强电场的电场强度E的大小;
(3)若粒子从电场进入磁场区域II时做圆周运动的半径r=0.5L,求粒子从开始进入电场到第二次进入电场的时间间隔
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(1)磁感应强度B的大小;
(2)粒子离开第一象限时速度方向与y轴正方向的夹角正切值;
(3)若将电场方向变为沿y轴负方向,电场强度大小不变,粒子以速度vO点垂直于磁场方向、并与x轴正方向夹角θ=300射入第一象限,求粒子从射入磁场到最终离开磁场的总时间t
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