组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在复合场中的运动 > 带电粒子在组合场中的运动 > 粒子由电场进入磁场
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:581 题号:3638702
如图所示,真空中有中间开有小孔的两平行金属板竖直放置构成电容器,给电容器充电使其两极板间的电势差,以电容器右板小孔所在位置为坐标原点建立图示直角坐标系xOy。第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的上边界MN平行于x轴,现将一质量且重力不计的带电粒子从电容器的左板小孔由静止释放,经电场加速后从右板小孔射出磁场,该粒子能经过磁场中的P点,P点纵坐标为。若保持电容器的电荷量不变,移动左板使两板间距离变为原来的四分之一,调整磁场上边界MN的位置,粒子仍从左板小孔无初速度释放,还能通过P点,且速度方向沿y轴正向。求磁场的磁感应强度B
【知识点】 粒子由电场进入磁场

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【推荐1】有一种粒子分析器如图甲所示,粒子源G不间断地向外释放某种带电粒子,粒子质量为m,电量为。单位时间内有n个粒子无初速地飘入加速电场中,加速电压为,之后进入长为L、间距也为L的竖直偏转电场中,两极板间电压与时间关系如图乙所示,为电场的水平中心线。偏转电场的右侧是两个有竖直的理想边界、方向相反、宽度均为的匀强磁场,左侧磁感应强度,方向垂直纸面向外;右侧磁感应强度,方向垂直纸面向里。磁场的右边界到竖直光屏的水平距离为(光屏足够大,且粒子打到上即被吸收,不计粒子的重力及相互间的作用力,不计电场变化时产生的磁场及电磁场的边缘效应)。
(1)求粒子离开偏转电场时的速度;
(2)如果在的右边界放置一上下长为L的吸收屏(能吸收一切打到屏上的粒子),过屏的中心,求打到光屏的粒子占总粒子数的百分比;
(3)如果可以从中取任意值,求当为何值时,粒子从进入偏转磁场到打到屏的时间最短,并求出此最短时间及这种状态时粒子对PQ屏的作用力。
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【推荐2】利用电磁场偏转离子是在科学仪器中广泛应用的技术。如图所示,在Oxy平面(纸面)的第一象限内有边界平行于x轴的区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,宽度均为L,区域Ⅰ为匀强电场,场强大小为E,方向沿y轴负方向,区域Ⅱ、Ⅲ为匀强磁场,方向均垂直纸面向里。一群速度大小不同的离子由(0,3L)处沿x轴正方向进入电场,已知离子质量为m、电荷量为+q,不计离子重力,忽略磁场的边界效应。求:
(1)恰从(L,2L)处进入区域Ⅱ离子的初速度;
(2)若要使初速度为0的离子不进入区域Ⅲ,B1的范围;
(3)若,且,经过处离子的初速度范围。
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【推荐3】如图(甲)所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个以点(3L,0)为圆心、半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N.现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场,飞出电场后从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30°.此时在圆形区域加如图(乙)所示周期性变化的磁场,以垂直于纸面向外为磁场正方向,最后电子运动一段时间后从N飞出,速度方向与进入磁场时的速度方向相同(与x轴夹角也为30°).求:

(1)0≤x≤L区域内匀强电场场强E的大小;
(2)写出圆形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式.
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