如图所示为质谱仪上的原理图,M为粒子加速器,电压为U1=5000V;N为速度选择器, 磁场与电场正交,磁感应强度为B1=0.2T,板间距离为d =0.06m;P为一个边长为l的正方形abcd的磁场区,磁感应强度为B2=0.1T,方向垂直纸面向外,其中dc的中点S开有小孔,外侧紧贴dc放置一块荧光屏.今有一比荷为的正离子从静止开始经加速后,恰好通过速度选择器,从a孔以平行于ab方向进入abcd磁场区,正离子刚好经过小孔S 打在荧光屏上.求:
(1)粒子离开加速器时的速度v;
(2)速度选择器的电压U2;
(3)正方形abcd边长l.
(1)粒子离开加速器时的速度v;
(2)速度选择器的电压U2;
(3)正方形abcd边长l.
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更新时间:2016-12-08 16:26:56
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【知识点】 带电粒子在叠加场中的一般曲线运动
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解答题
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适中
(0.65)
【推荐1】如图所示,与水平面成45°角的虚线将平面分成Ⅰ和Ⅱ两个区域。一质量为、带电荷量为的正粒子以速度从虚线上的点水平向右射入Ⅰ区域。粒子在Ⅰ区域内运动时,只受到大小不变、方向垂直于虚线(斜向下)的电场作用,电场强度大小为;在Ⅱ区域内有一匀强磁场(未画出),磁场的方向垂直于纸面向外,磁感应强度大小为,粒子在Ⅱ区域内运动时只会受到匀强磁场的作用。粒子的重力可以忽略。
(1)求粒子从开始运动到第一次回到虚线MN的位移。
(2)粒子从开始运动能否回到点?若不能,通过计算说明理由;若能,求经过多长时间后粒子又回到点。
(3)通过上面的分析计算说明三个不同的粒子、、分别以速度从上的点水平向右射入Ⅰ区域,这三个粒子是否都能回到点?若能,则哪个粒子最先回到点?若不能,请说明理由。
(1)求粒子从开始运动到第一次回到虚线MN的位移。
(2)粒子从开始运动能否回到点?若不能,通过计算说明理由;若能,求经过多长时间后粒子又回到点。
(3)通过上面的分析计算说明三个不同的粒子、、分别以速度从上的点水平向右射入Ⅰ区域,这三个粒子是否都能回到点?若能,则哪个粒子最先回到点?若不能,请说明理由。
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解答题
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适中
(0.65)
【推荐2】某科研小组在如图坐标系中研究质量为m、电荷量为q的带正电小球在复合场中的运动情况,重力加速度为g,请解答以下问题:
(1)如图甲,若沿x轴正向加匀强电场,沿y轴正向加匀强磁场。小球以某速度在xOz平面内做匀速直线运动;某时刻撤去电场和磁场,小球在此后运动过程中的最小动能为其初始动能的,求所加匀强电场的电场强度大小;
(2)如图乙,若在坐标原点O固定一正点电荷,沿z轴加匀强磁场,小球恰好能以z轴上(0,0,a)点为圆心做匀速圆周运动其轨迹平面与平面平行,角速度为ω,运动方向如图中箭头所示求磁感应强度大小并说明其方向;
(3)如图丙,若沿z轴正向加电场强度大小的匀强电场,沿y轴负向加磁感应强度大小的匀强磁场,沿y轴正向还存在电场强度的匀强电场。现让小球在yoz平面内从z轴(0,0,R)点以初速度2v0与z轴正向成角射入,设C点(图丙中未画出)为小球运动过程中z坐标最大的点,求的可能距离。
(1)如图甲,若沿x轴正向加匀强电场,沿y轴正向加匀强磁场。小球以某速度在xOz平面内做匀速直线运动;某时刻撤去电场和磁场,小球在此后运动过程中的最小动能为其初始动能的,求所加匀强电场的电场强度大小;
(2)如图乙,若在坐标原点O固定一正点电荷,沿z轴加匀强磁场,小球恰好能以z轴上(0,0,a)点为圆心做匀速圆周运动其轨迹平面与平面平行,角速度为ω,运动方向如图中箭头所示求磁感应强度大小并说明其方向;
(3)如图丙,若沿z轴正向加电场强度大小的匀强电场,沿y轴负向加磁感应强度大小的匀强磁场,沿y轴正向还存在电场强度的匀强电场。现让小球在yoz平面内从z轴(0,0,R)点以初速度2v0与z轴正向成角射入,设C点(图丙中未画出)为小球运动过程中z坐标最大的点,求的可能距离。
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解答题
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适中
(0.65)
名校
【推荐3】如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q=0.2 C,将弹簧拉至水平后,以某一初速度竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平,其大小v=15 m/s,若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的匀强磁场.此后,小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动.小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g=10 m/s2.那么,
(1)判断小球所带电性;
(2)试求碰后小球N的速度的大小;
(3)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度.
(4)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。
(1)判断小球所带电性;
(2)试求碰后小球N的速度的大小;
(3)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度.
(4)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。
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