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:286 题号:22193760
信号放大器是一种放大电信号的仪器,如图甲所示,可以通过在相邻极板间施加电压,使阴极逸出的电子击中极板时,激发出更多电子,从而逐级放大电信号。已知电子质量为 m,电荷量为e,各个极板在同一平面内,不计重力和电子间的相互作用。
(1)如图乙所示,在极板上建立空间正交直角坐标系。极板上方空间内存在匀强磁场,其磁感应强度为B,方向沿z轴负向。极板间电压U 极小,可看作不影响电子运动。某次激发中,产生了2 个电子 a b(均看作从 O 点射出),其初速度大小均为 v,方向分别在xOyzOy平面内,电子ax轴正方向成θ角,电子bz轴正方向成α角。只考虑电子abO 点射出到落至下一个极板的过程。
a.求电子a的落点到O 点的距离;
b.电子b的实际运动比较复杂,我们可以按照运动的合成与分解的思想将该运动分解为两个相对简单的运动进行研究:将电子 b的初速度沿坐标轴分解——沿 z轴的分速度与磁场方向平行,沿z轴方向电子b不受力,做匀速直线运动;沿y轴方向的分速度与磁场方向垂直,在洛伦兹力的作用下电子bxOy平面内做匀速圆周运动。求电子b沿 z轴方向运动的距离。
(2)若单位时间内阴极逸出的电子数恒为 N₀,每个电子打到极板上可以激发出的电子数与极板间电压 U 成正比。根据以上信息,有同学认为,经过n级放大后,阳极处接收电子产生的电流是阴极逸出电子产生电流的nU倍。请分析说明该同学的说法是否正确。
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

相似题推荐

解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐1】如图所示,在直角坐标系xOy平面内,x轴的上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,M、N是位于x轴上的粒子发射源,它们可以向磁场中发射速度大小不同但均沿y轴正方向运动的带电粒子,已知比荷相同电性不同的带电粒子在磁场中做圆周运动的周期均为T,先从M发射带正电的粒子a,经过再从N发射带负电的粒子b,一段时间后,两个粒子恰能同时经过y轴上的P(0,L)点(图中未画出),且经过P点时,两个粒子的速度方向正好相互垂直,不计两个带电粒子之间的相互作用力和带电粒子的重力。
(1)若两个粒子运动的时间均大于,求两个粒子做圆周运动的速度之比;
(2)若两个粒子运动的时间均小于,求发射源M、N之间的距离。
2022-03-14更新 | 282次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐2】如图所示,在一直角坐标系xoy平面内有圆形区域,圆心在x轴负半轴上,P、Q是圆上的两点,坐标分别为P(-8L,0),Q(-3L,0).y轴的左侧空间,在圆形区域外,有一匀强磁场,磁场方向垂直于xoy平面向外,磁感应强度的大小为B,y轴的右侧空间有一磁感应强度大小为2B的匀强磁场,方向垂直于xoy平面向外.现从P点沿与x轴正方向成37°角射出一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,带电粒子沿水平方向进入第一象限,不计粒子的重力.求:
(1)带电粒子的初速度;
(2)粒子从P点射出到再次回到P点所用的时间.
2019-04-27更新 | 1026次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
名校
【推荐3】如图所示,空间存在匀强磁场和匀强电场,虚线MN为磁场和电场的分界线,电场的宽度为L,方向水平向右,平行于MN放置一个厚度可忽略不计的挡板,挡板左右两侧的磁感应强度大小相等,挡板左侧磁场方向垂直纸面向里,磁场宽度为d,挡板右侧磁场方向垂直纸面向外。一质量恒为m,带电量恒为+q的粒子以初速度v0O点沿水平方向射入匀强磁场,当粒子的速度方向偏转了30°时,刚好穿过挡板,已知粒子穿过挡板后,速度方向不变,大小变为原来的一半,当粒子继续在磁场中运动经过MN时,恰好沿垂直电场的方向进入匀强电场区域,并以与水平方向夹角为45°的方向离开电场。(不计粒子的重力,磁场的左边界和电场的右边界均与MN平行。磁场和电场范围足够长,不计粒子穿过挡板所用的时间)求:
(1)挡板右侧磁场的宽度D
(2)磁感应强度B与电场强度E的比值
(3)粒子从射入磁场到离开电场所用的时间t
2021-01-04更新 | 440次组卷
共计 平均难度:一般