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 > 带电粒子在直边界磁场中运动
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:483 题号:21322311
乳胶照相是探测高能宇宙射线粒子的重要工具,在粒子物理、核物理、天体和宇宙物理等学科具有特殊的重要意义。某型宇宙射线探测仪的原理如图甲、乙所示,在厚度为d的正方形感光乳胶层的上方和下方都加有范围大小与正方形重合的相同匀强磁场,磁感强度的大小为B、方向与正方形的一个边平行,整个装置处于真空中。当高能粒子从乳胶层上表面射入后,受到阻力作用多次减速,然后在磁场中多次圆周运动,最终停留在乳胶层中,就会被探测仪记录下来。已知高能粒子电量为、质量为m。不计粒子重力和地球电磁场的影响。试问:
(1)如果粒子以速度恰好垂直于乳胶层表面射入下方磁场,求粒子第一次在下方磁场中圆周运动的直径D
(2)问题(1)中的粒子,以后在乳胶层内受到恒定大小的阻力,求从进入乳胶层到停留在乳胶层中经历的时间t
(3)如果粒子在乳胶层中运动受到的阻力与速度大小成正比,即k是已知阻力系数;又由于安装问题,上、下方磁场方向出现了很小的夹角。某粒子以速度为垂直于乳胶层上表面射入,最终停留在探测仪的乳胶层中。若以该粒子在刚进入乳胶层表面的位置为原点O、粒子刚进入下方磁场时的受力方向为x轴正方向、磁场方向为y轴正方向,建立直角坐标系,求粒子最终停留在乳胶层中的坐标。(注意:当为小角时,。)

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【推荐1】如图甲,真空中平行放的两金板MN相距d1=15cm,当两板间加上电压后,可视为匀强电场.现在MN两板之间加上如图乙所示的交变电压,交变电压的周期T=1.0×10-6s,U0=540V,t=0时,一个质子在电场力作用下,从M板由静止开始向N板运动,最终该质子从N板上A处的小孔进入右边的有界匀强磁场,磁场的宽度d2=5cm,方向垂直纸面向里。已知质子的比荷为,不计质子重力。求:
(1)质子在两板间运动过程中的最大速度;
(2)质子进入磁场时的速度大小;
(3)若使粒子能够从右侧边界射出磁场,磁感应强度B的取值范围。
2022-09-09更新 | 979次组卷
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【推荐2】如图所示,有三个宽度均相等的区域I、Ⅱ、Ⅲ;在区域I和Ⅲ内分别为方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场(虚线为磁场边界面,并不表示障碍物),区域I磁感应强度大小为B,某种带正电的粒子,从孔O1以大小不同的速度沿图示与夹角α=300的方向进入磁场(不计重力)。已知速度为v0和2v0时,粒子仅在区域I内运动且运动时间相同,均为t0
(1)试求出粒子的比荷、速度为2v0的粒子从区域I射出时的位置离O1的距离L
(2)若速度为v的粒子在区域I内的运时间为,在图中区域Ⅱ中O1O2上方加竖直向下的匀强电场,O1O2 下方对称加竖直向上的匀强电场,场强大小相等,使速度为v的粒子每次均垂直穿过I、Ⅱ、Ⅲ区域的边界面并能回到O1点,则请求出所加电场场强大小与区域Ⅲ磁感应强度大小。
2016-12-08更新 | 866次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐3】如图所示,水平虚线是磁场的边界线,虚线上方存在垂直纸面向里的匀强磁场,OP是边界线上的相距为L的两点,Q是磁场中的一点,PQ两点相距PQ两点的连线与边界线垂直。一质量为m、电荷量为e的电子以速度大小O点沿与边界线有一定夹角的方向向左上方射入磁场,电子经磁场偏转后经过Q点,且Q点是电子在磁场运动过程中距离出发点O最远的一点,电子的重力忽略不计。
(1)求匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)若有两个电子同时以速度O点以不同的角度射入磁场,都能经过P点,忽略两电子间的相互作用力,求这两个电子到达P点的时间差。
2022-12-24更新 | 327次组卷
共计 平均难度:一般