利用偏转电场和偏转磁场都可以实现对含有带电离子和中性粒子的混合粒子束的剥离。混合粒子束中的带电离子包含动能为、、的三种正离子,所有离子电荷量均为q,质量均为m。如图甲所示,水平平行极板间电压为U,间距为d,极板间电场是偏转电场,混合粒子束平行于极板射入偏转电场后,带电离子被极板吞噬,中性粒子沿初速度方向运动。如图乙所示,竖直放置的吞噬板MN长度为2d,MN所在竖直线右边是偏转磁场,混合粒子束宽度为d,从紧贴M端射进入偏转磁场,速度垂直于MN,经磁场偏转后,带电离子被吞噬板吞噬,中性粒子沿初速度方向运动。不计混合粒子重力。
(1)动能为Ek的离子是从初速度为零开始在电势差为U0的两点间加速获得动能,求U0;
(2)求离子在偏转电场中运动的最长时间t和偏转电场极板的最短长度L;
(3)求偏转磁场磁感应强度大小B的的取值范围。
(1)动能为Ek的离子是从初速度为零开始在电势差为U0的两点间加速获得动能,求U0;
(2)求离子在偏转电场中运动的最长时间t和偏转电场极板的最短长度L;
(3)求偏转磁场磁感应强度大小B的的取值范围。
更新时间:2023-12-14 10:29:09
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【推荐1】水平放置的两块平行金属板长L,两板间距d,两板间电压为U,且上板为正,一个电子沿水平方向以速度v0从两板中间射入,已知电子质量m,电荷量e,竖直放置的荧光屏距金属板右侧的距离为S,如图,求:
(1)电子偏离金属板时的侧位移y是多少?
(2)电子飞出电场时的速度是多少?
(3)求光点偏离中线打在荧光屏上的P点,求OP的长度.
(1)电子偏离金属板时的侧位移y是多少?
(2)电子飞出电场时的速度是多少?
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名校
【推荐2】如图所示,金属丝发射出来的电子(初速度为零,不计重力)被加速后从金属板的小孔穿出,进入偏转电场。电子在穿出偏转电场后沿直线前进,最后打在荧光屏上。设加速电压U1=1640 V,偏转极板长L=4 cm,偏转极板间距d=2 cm,当电子加速后从两偏转极板的正中央沿与板平行方向进入偏转电场。(电子质量符号m 电子电荷量符号e)
(1)电子进入偏转电场时速度?(用题中所给物理量符号表示)
(2)偏转电压U2为多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?
(3)如果偏转极板右端到荧光屏的距离S=20 cm,则电子束最大偏转距离为多少?
(1)电子进入偏转电场时速度?(用题中所给物理量符号表示)
(2)偏转电压U2为多大时,电子束打在荧光屏上偏转距离最大?
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【推荐3】利用电场来加速和控制带电粒子的运动,在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图所示,M、N为竖直放置的平行金属板,S1、S2为板上正对的小孔,两板间所加电压U1=100V,在N板右侧水平放置足够长的金属板P、Q,两板间所加偏转电压U2=50V、间距d=0.10m。粒子源飘出的正粒子(初速度可忽略)从小孔S1处进入加速电场,经加速后穿过小孔S2水平向右沿中心线进入偏转电场。已知粒子的比荷范围为5×107Ckg~1×108C/kg,不计粒子重力及粒子间相互作用。求∶
(1)粒子刚进入偏转电场时的速度大小范围;
(2)粒子打在金属板Q的位置到Q板左侧的距离。
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【推荐1】“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种粒子物理实验设备,可用于探测宇宙中的奇异物质。在研究太空粒子探测器的过程中,某科研小组设计了一款探测器,其结构原理如图所示,竖直平面内有一半径为R的圆形匀强磁场区域,区域内的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,在圆形磁场区域的右侧有一宽度L=R的足够长的匀强磁场,磁感应强度大小也为B,方向垂直纸面向里,该磁场的右边界放有一足够长的荧光屏PQ,左边界MN板与圆形磁场相切处留有小孔S。现假设太空中有一群分布均匀的正离子以速度v 竖直射入圆形磁场区域,并从S点进入右侧磁场区域,已知单位时间内有N个正离子射入圆形磁场,正离子的质量为m,电荷量为q,不计粒子间的相互作用对粒子引力的影响。
(1)求正离子在圆形磁场中的轨道半径大小;
(2)各个从S点进入右侧磁场的粒子中能到达荧光屏PQ的最短时间;
(3)单位时间内有多少个离子击中荧光屏PQ。
(1)求正离子在圆形磁场中的轨道半径大小;
(2)各个从S点进入右侧磁场的粒子中能到达荧光屏PQ的最短时间;
(3)单位时间内有多少个离子击中荧光屏PQ。
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名校
【推荐2】如图所示,有一矩形区域abcd,水平方向ab边长L1=m,竖直方向ad边长L2=1m,一电荷量为,质量为m=6×10-6kg的带正电的粒子由a点沿ab方向以大小为2m/s的速度v进入该区域,当该区域存在垂直纸面向外的匀强磁场时,粒子的运动轨迹恰好通过该区域的几何中心O点,不计粒子的重力,求:
(1)粒子在磁场区域运动的半径大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)粒子通过磁场区域所用的时间.
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