利用磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示,在xOy平面内存在区域足够大的方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。位于坐标原点O处的离子源能在xOy平面内持续发射质量为m、电荷量为q的负离子,其速度方向与y轴夹角的最大值为45°,且各个方向速度大小随变化的关系为,式中为未知定值,且的离子恰好通过坐标为(L,L)的P点。不计离子的重力及离子间的相互作用,并忽略磁场的边界效应。
(1)求关系式中的值;
(2)求离子通过界面时y坐标的最大值和最小值;
(3)为回收离子,在界面右侧加一宽度为L且平行于轴的匀强电场,如图所示,为使所有离子都不能穿越电场区域,求电场强度的最小值E。
(1)求关系式中的值;
(2)求离子通过界面时y坐标的最大值和最小值;
(3)为回收离子,在界面右侧加一宽度为L且平行于轴的匀强电场,如图所示,为使所有离子都不能穿越电场区域,求电场强度的最小值E。
更新时间:2024-03-02 06:01:58
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【推荐1】如图所示,边长为L的正方形ABCD区域内存在垂直纸面的匀强磁场,在CD边右侧3L处平行CD放置荧光屏,O1O2是通过正方形中心O1和荧光屏中心O2的轴线。电子从静止经加速电压加速后以一定速度沿轴线连续射入磁场。整个系统置于真空中,不计电子重力,已知电子电荷量为e、质量为m,当θ很小时,近似有,。
(1)若磁感应强度大小为B0,加速电压从0开始缓慢增加,求电子在磁场中运动的最长时间t;
(2)若入射电子速度大小均为v0,正方形区域所加磁场如题16-2图所示,磁场变化周期为T,且T远大于电子在磁场中的运动时间,电子偏转后恰好全部从CD边射出磁场并能全部打在荧光屏上形成运动的光点,求最大磁感应强度Bm以及荧光屏的最小长度d;
(3)在(2)的条件下求荧光屏上光点经过O2的速度大小v。
(1)若磁感应强度大小为B0,加速电压从0开始缓慢增加,求电子在磁场中运动的最长时间t;
(2)若入射电子速度大小均为v0,正方形区域所加磁场如题16-2图所示,磁场变化周期为T,且T远大于电子在磁场中的运动时间,电子偏转后恰好全部从CD边射出磁场并能全部打在荧光屏上形成运动的光点,求最大磁感应强度Bm以及荧光屏的最小长度d;
(3)在(2)的条件下求荧光屏上光点经过O2的速度大小v。
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【推荐2】为了约束带电粒子在一定区域内运动,某同学设计了如图所示的装置。边长为L的正方形横截面abcd将装置分成左右两部分。左侧是宽度为L的匀强电场区域,电场方向竖直向下;右侧是长为x(x未知)的长方体匀强磁场区域,磁场方向水平向右,长方体右侧面efgh内有一个光屏。粒子源射出一电荷量为+q、质量为m的粒子,以速度v0从pq中点水平射入匀强电场区域,恰好从图中abcd面的中心O点进入长方体区域,粒子在右侧磁场内运动过程中,到达光屏之前恰好未离开长方体区域,粒子重力不计。
(1)求粒子到达O点时的速度大小v和左侧区域中的电场强度大小E;
(2)若粒子打在光屏上Q点时的速度恰好和经过O点时的速度相同,求磁感应强度大小B和OQ两点间距离x;
(3)若将光屏平移至和O点距离,求粒子打到光屏上的位置到O点的距离s。
(1)求粒子到达O点时的速度大小v和左侧区域中的电场强度大小E;
(2)若粒子打在光屏上Q点时的速度恰好和经过O点时的速度相同,求磁感应强度大小B和OQ两点间距离x;
(3)若将光屏平移至和O点距离,求粒子打到光屏上的位置到O点的距离s。
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【推荐3】如图所示,正方形边界边长为4R,虚线边界 为半圆,、与直径共线,c、d为正方形边长的中点,间的距离等于半圆的半径R。上方边界内(含边界)有方向垂直于纸面向外的匀强磁场,下方边界内(含边界)有方向垂直于纸面向内的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。一束质量为m、电荷量为的粒子,在纸面内从点射入磁场,这些粒子具有各种速度。不计粒子之间的相互作用及粒子重力。
(1)若粒子垂直于ac射入上方磁场,经上方磁场偏转后从正方形上边界射出,求有粒子射出的正方形上边界范围长度;
(2)若粒子垂直于ac射入上方磁场,经t时间上方磁场偏转后穿过虚线进入下方磁场,求t的最大值;
(3)若粒子以任意方向射入下方磁场,经下方磁场偏转后从bd边离开下方磁场,求粒子入射速率的最大值。
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【推荐1】如图所示,在竖直平面内有水平向右的匀强电场,场强为.同时存在水平方向垂直电场方向向内的匀强磁场,磁感应强度B=1T.现有一带电粒子质量,带电量为,它在竖直平面内做直线运动.g=10m/s2.
(1)分析带电粒子的运动方向和速度的大小;
(2)当带电粒子运动到某一点A时突然撤去磁场,求带电粒子运动到与A点在同一水平线上的B点所需的时间t.
(1)分析带电粒子的运动方向和速度的大小;
(2)当带电粒子运动到某一点A时突然撤去磁场,求带电粒子运动到与A点在同一水平线上的B点所需的时间t.
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【推荐2】利用磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示,在平面内存在有区域足够大的方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为。位于坐标原点处的离子源能在平面内持续发射质量为、电荷量为的负离子,其速度方向与轴夹角的最大值为,且各个方向速度大小随变化的关系为,式中为未知定值。且的离子恰好通过坐标为(,)的点。不计离子的重力及离子间的相互作用,并忽略磁场的边界效应。
(1)求关系式中的值;
(2)离子通过界面时坐标的范围;
(3)为回收离子,今在界面右侧加一定宽度且平行于轴的匀强电场,如图所示,电场强度。为使所有离子都不能穿越电场区域且重回界面,求所加电场的宽度至少为多大?
(1)求关系式中的值;
(2)离子通过界面时坐标的范围;
(3)为回收离子,今在界面右侧加一定宽度且平行于轴的匀强电场,如图所示,电场强度。为使所有离子都不能穿越电场区域且重回界面,求所加电场的宽度至少为多大?
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【推荐3】如图甲所示,M、N为竖直放置的两块平行金属板,板的中间各有小孔s1、s2。圆形虚线表示与金属板N相连、半径为R、轴心为O且接地的圆柱形金属网罩,网罩内有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,PQ为与圆柱形同轴、半径为2R、圆心角为的金属收集屏,收集屏的外层与大地相连。小孔s1、s2、轴心O与收集屏PQ的中点O′位于同一水平线上。已知M、N间接有如图乙所示的随时间呈周期性变化的电压,其中,。从t=0时刻开始每秒钟有n个质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s1进入M、N间的电场,接着通过s2进入磁场。假定质子通过M、N的过程中,板间电场视为恒定且运动时间可以忽略,质子在s1的速度可视为零不计质子的重力及质子间的相互作用。(本题中若0≤x≤0.5,则取tanx=x)
(1)求时刻进入电场的质子在磁场中运动的速率v0;
(2)求时刻进入电场的质子到达收集屏时距O′的弧长;
(3)求时刻进入电场的质子到达收集屏的时刻(结果用T表示);
(4)请在答题卡的图丙上画出0~2T内通过电流表的电流I与时间t的图线(不要求写计算过程,但要求标出关键数据)。
(1)求时刻进入电场的质子在磁场中运动的速率v0;
(2)求时刻进入电场的质子到达收集屏时距O′的弧长;
(3)求时刻进入电场的质子到达收集屏的时刻(结果用T表示);
(4)请在答题卡的图丙上画出0~2T内通过电流表的电流I与时间t的图线(不要求写计算过程,但要求标出关键数据)。
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【推荐1】如图所示,竖直理想边界MIN的左侧、PQ的右侧存在水平方向的匀强磁场,其中PQ右侧磁场的磁感应强度为B0,MN左侧磁场的磁感应强度大小B未知,在整个空间还存在竖直向上的大小为E的匀强电场(未画出)。在MN与PQ之间的无磁场区域中,有一可视为质点的带电小球A刚好处于静止状态,小球A质量为m、电荷量为q。另在小球A的正上方用长为L的轻质绝缘细绳悬挂一个相同质量的不带电绝缘小球C,把小球C拿到与悬挂点等高的位置并使细线拉直,然后无初速释放,C运动到悬挂点正下方时与A发生弹性正碰,不计碰撞过程中小球间电荷转移,一段时间后A与C发生第二次碰撞(不考虑悬挂点或绳对A运动的影响),当地的重力加速度为g。求:
(1)小球A的比荷;
(2)小球A进入PQ右侧磁场时的速度大小和方向;
(3)MN左侧磁场的磁感应强度B的大小。
(1)小球A的比荷;
(2)小球A进入PQ右侧磁场时的速度大小和方向;
(3)MN左侧磁场的磁感应强度B的大小。
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【推荐2】如图,M、N是电压U=10V的平行板电容器两极板,与绝缘水平轨道CF相接,其中CD段光滑,DF段粗糙、长度x=1.0m.F点紧邻半径为R的绝缘圆筒(图示为圆筒的横截面),圆筒上开一小孔与圆心O在同一水平面上,圆筒内存在磁感应强度B=0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场和方向竖直向下的匀强电场E.一质量m=0.01kg、电荷量q=-0.02C的小球a从C点静止释放,运动到F点时与质量为2m、不带电的静止小球b发生碰撞,碰撞后a球恰好返回D点,b球进入圆筒后在竖直面内做圆周运动.不计空气阻力,小球a、b均视为质点,碰时两球电量平分,小球a在DF段与轨道的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度大小g=10m/s2.求
(1)圆筒内电场强度的大小;
(2)两球碰撞时损失的能量;
(3)若b球进入圆筒后,与筒壁发生弹性碰撞,并从N点射出,则圆筒的半径.
(1)圆筒内电场强度的大小;
(2)两球碰撞时损失的能量;
(3)若b球进入圆筒后,与筒壁发生弹性碰撞,并从N点射出,则圆筒的半径.
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(0.4)
【推荐3】如图所示,光滑水平地面上放置一质量为m的不带电绝缘长木板,空间中存在水平向右的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B,E、B大小均未知。时,在木板上表面静止释放一个质量为m的带正电物块,物块所受电场力大小为mg(g为重力加速度),物块与木板间的动摩擦因数。(已知)时,物块速度为且恰好飞离木板,再经过时间,物块速度的水平分量第一次减到0,且恰好到达右侧光滑竖直墙壁的P点。已知物块可视为质点,忽略木板厚度,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块飞离木板前木板未与墙壁发生碰撞,求:
(1)电场强度与磁感应强度的大小之比;
(2)时,木板速度的大小;
(3)时间内,物块与木板间摩擦发热量:
(4)物块运动过程中距地面的最大高度。
(1)电场强度与磁感应强度的大小之比;
(2)时,木板速度的大小;
(3)时间内,物块与木板间摩擦发热量:
(4)物块运动过程中距地面的最大高度。
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