如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为。磁场中的水平绝缘薄板与磁场的左、右边界分别垂直相交于,粒子打到板上时会被反弹(碰撞时间极短),反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反。质量为、电荷量为的粒子速度一定,可以从左边界的不同位置水平射入磁场,在磁场中做圆周运动的半径为,且。粒子重力不计,电荷量保持不变。
(1)求粒子运动速度的大小;
(2)欲使粒子从磁场右边界射出,求入射点到的最大距离;
(3)从点射入的粒子最终从点射出磁场,,,求粒子从到的运动时间。(结果用等物理量表示)
(1)求粒子运动速度的大小;
(2)欲使粒子从磁场右边界射出,求入射点到的最大距离;
(3)从点射入的粒子最终从点射出磁场,,,求粒子从到的运动时间。(结果用等物理量表示)
更新时间:2023-12-05 19:21:09
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【推荐1】在现代科学技术中,常常需要研究带电粒子在有界磁场中的运动,常见的边界磁场有单直线边界、平行直线边界、矩形边界、圆形边界等。如图所示,现有一边长为l的正方形abcd区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外。ab边中点有一电子发射源O,可向磁场内任意方向发射电子。已知电子的比荷为k,。
(1)调整入射方向,使电子能在磁场中做完整的圆周运动,求其运动周期T;
(2)调整入射方向,使电子沿垂直于ab边的方向进入磁场区域,若使电子只从d点射出,求其射入磁场时速度大小和在磁场中运动的时间;
(3)调整入射方向,使电子入射时的速度方向与Ob边成角。若要求电子只从ad边射出,求其射入磁场时速度大小的取值范围。
(1)调整入射方向,使电子能在磁场中做完整的圆周运动,求其运动周期T;
(2)调整入射方向,使电子沿垂直于ab边的方向进入磁场区域,若使电子只从d点射出,求其射入磁场时速度大小和在磁场中运动的时间;
(3)调整入射方向,使电子入射时的速度方向与Ob边成角。若要求电子只从ad边射出,求其射入磁场时速度大小的取值范围。
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【推荐2】如图所示,矩形匀强磁场区域的长为L,宽为L/2,磁感应强度为B,质量为m,电量为e的电子沿着矩形磁场的上方边界射入磁场,欲使该电子由下方边界穿出磁场,已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)电子速率v的取值范围?
(2)电子在磁场中运动时间t的变化范围。
(1)电子速率v的取值范围?
(2)电子在磁场中运动时间t的变化范围。
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【推荐1】如图为实验室筛选带电粒子的装置示意图,左端加速电极M、N间的电压为,中间速度选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场的场强,两板电压,两极板间的距离D=2cm,选择器右端是一个半径R=20cm的圆筒,可以围绕竖起中心轴顺时针转动,筒壁的一个水平圆周上均匀分布着8个小孔至.圆筒内部有竖直向下的匀强磁场,一电荷量为、质量为的带电粒子,从静止开始经过加速电场后匀速穿过速度选择器,圆筒不转时,粒子恰好从小孔射入,从小孔射出,若粒子碰到圆筒就被圆筒吸收,求:
(1)加速器两端的电压的大小;
(2)圆筒内匀强磁场的大小并判断粒子带正电还是负电;
(3)要使粒子从一个小孔射入圆筒后能从正对面的小孔射出(如从进入出),则圆筒匀速转动的角速度多大?
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【推荐2】如图所示,在直角坐标系xOy中,第一象限内有沿y轴负向的匀强电场,场强大小为E,第四象限内有垂直xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.现有一正粒子从y轴上坐标为(0,h)的P点,沿x轴正向射入第一象限,能通过x轴上坐标为(7h,0)的Q点.已知粒子的比荷满足关系:,不计粒子重力,求粒子在P点入射速度的所有可能值(用E,B表示).
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【推荐3】小顾老师在疫情期同,遵从党和国家的号召,在家抗战,期间重温了《哈利波特》系列电影,除了沉溺于“赫敏”、“卢娜”的颜值外,更是对“死亡圣器”的标志产生了兴趣,遂编下此题。其标志可简化为一个正三角形abc与其内切圆组成,圆的半径为R,三个切点分别为D、O、E,图形被aO分割为相同两部分,在左右半圆内分别存在着垂直纸面的匀强磁场和,其余地方均无磁场,在D处有一挡板,其余部分没有实物阻挡,今从O点朝着a发射一质量为m,电量为+q的粒子,速度大小为v,不考虑重力作用,且碰撞无能量损失。
(1)若与完全相同,为了使电荷以垂直ab的速度方向打在D上,求的大小和方向;
(2)接(1)问,当粒子从D处反弹后第一次经过aO时,保持方向不变,改变大小;同时改变的大小,且使其方向与原来相反。为了使粒子能回到O点,求与大小满足的关系式;
(3)接(1)问,当粒子从D处反弹后,大小方向均不变,改变的大小,且使其方向与原来相反,最终粒子从右半圆射,且粒子射出磁场时的速度方向相对刚进入右半圆时偏转了30°,求的大小。
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