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:161 题号:21623349
如图所示,空间存在两个垂直于Oxy平面(纸面)向里的匀强磁场,y轴为两磁场的边界,磁感应强度分别为B和2B。一个质量为m、速度为v的电中性粒子在O点分裂成带等量异号电荷的粒子ab,两粒子速度方向均沿x轴正方向,ab在磁场中的径迹相切,切点为Oa第1次、第2次经过y轴的位置分别为PQ。已知a粒子的比荷为kab在磁感应强度为B的磁场中运动时,相同时间内的径迹长度之比,半径之比,不计粒子重力及粒子间的相互作用力。求:
(1)a粒子第一次与第二次经过P点的时间间隔
(2)粒子ab的质量之比
(3)粒子a的动量大小pa

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【推荐1】在考古中为了测定古物的年代,可通过测定古物中碳14与碳12的比例,其物理过程可简化为如图所示,碳14与碳12经电离后的原子核带电量都为q,从容器A下方的小孔S不断飘入电压为U的加速电场,经过S正下方的小孔O后,沿SO方向垂直进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中,最后打在相机底片D上并被吸收。已知DO在同一平面内,其中碳12在底片D上的落点到O的距离为x,不考虑粒子重力和粒子在小孔S处的初速度。
(1)求碳12的比荷;
(2)由于粒子间存在相互作用,从O进入磁场的粒子在纸面内将发生不同程度的微小偏转(粒子进入磁场速度大小的变化可忽略),其方向与竖直方向的最大偏角为α,求碳12在底片D上的落点到O的距离的范围;
(3)实际上,加速电场的电压也会发生微小变化(设电压变化范围为U±ΔU),从而导致进入磁场的粒子的速度大小也有所不同。现从容器A中飘入碳14与碳12最终均能打在底片D上,若要使这两种粒子的落点区域不重叠,则ΔU应满足什么条件?(粒子进入磁场时的速度方向与竖直方向的最大偏角仍为α
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(1)粒子的比荷
(2)速度v0和v1的大小;
(3)速度为v1的粒子从O运动到DD′所用的时间。
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(1)求离子运动速度v的大小;
(2)若a离子离开时,速度方向与夹角为(锐角),求a离子在磁场中运动的时间;
(3)当c离子射出磁场后也刚好达到D点,为确保三束离子离开磁场后,都能达到板,求此时板到的距离h板的最短长度x

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