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 > 速度选择器
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:996 题号:67825
如图所示,两块相同的金属板正对着水平放置,金属板长为L,两板间距离为d.上极板的电势比下极板高U.质量为m、带电量为q的正离子束,沿两板间中心轴线以初速度υ0进入两板间,最终都能从两板间射出.不计离子重力及离子间相互作用的影响.
(1)求离子在穿过两板的过程中沿垂直金属板方向上移动的距离y
(2)若在两板间加垂直纸面的匀强磁场,发现离子束恰好沿直线穿过两板,求磁场磁感应强度B的大小和方向;
(3)若增大两板间匀强磁场的强度,发现离子束在穿过两板的过程中沿垂直金属板方向上移动的距离也为y,求离子穿出两板时速度的大小v
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【知识点】 速度选择器解读

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【推荐1】带电粒子的电荷量与质量的比值称为比荷,是描述带电粒子的重要参数。如图所示是某种测量带电粒子比荷实验的原理示意图,一对平行金属板MN竖直放置,板间存在水平方向的匀强电场;另一对平行金属板PQ水平放置,两板间距为d,板间存在竖直方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。在某次实验中,粒子源A不断产生某种带正电的粒子,带电粒子经金属板MN间的电场加速,从N板上的小孔S射出,沿水平方向进入金属板PQ间。调节电场和磁场,当MN两板间的电势差为U1PQ两板间的电势差为U2,磁感应强度为B时,带电粒子在PQ两板间恰好做匀速直线运动。粒子运动轨迹如图中虚线所示。设带电粒子离开粒子源时的速度、所受重力及粒子间的相互作用均可忽略。
(1)求带电粒子在金属板PQ间做匀速直线运动时的速度大小v
(2)求带电粒子的比荷
(3)如果在实验过程中发现带电粒子偏向金属板P,应如何调节电场和磁场,才能使带电粒子在金属板PQ间做匀速直线运动。请你写出至少两项可行的措施。
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【推荐2】如图所示,一带电粒子质量为、电荷量,从静止开始经电压为的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,粒子射出电场时的偏转角,并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,粒子射出磁场时的偏转角也为,已知偏转电场中金属板长,圆形匀强磁场的半径,重力忽略不计.求:
(1)带电粒子经的电场加速后的速率;
(2)两金属板间偏转电场的电场强度E
(3)匀强磁场的磁感应强度的大小;
(4)若要使带电粒子水平进入两平行金属板间不发生偏转,可以在两平行金属板间加一匀强磁场,求该匀强磁场的磁感应强度的大小和方向?
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【推荐3】长为L的电容器水平放置,其中有竖直向下的电场,场强为E,垂直纸面的未知磁场B1。半径为R的圆形磁场与电容器右侧边缘相切于B点,O为圆心,磁感应强度 ,圆形磁场右侧有一竖直放置的荧光屏。且ABO在同一水平线上。现有一质量为m,带电量为+q的粒子(重力不计),以初速度为vA点水平射入电容器中,并从B点进入圆形磁场,最后打在荧光屏上某点P(图中没画出)。不考虑边缘效应。求:

(1) B1的大小和方向;
(2)粒子从A点到离开圆形磁场的总时间;
(3)P点距AO的距离。
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共计 平均难度:一般