如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=0.40T,方向垂直纸面向里,电场强度E=2.0×105V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B2的匀强磁场,磁场边界AO和y轴的夹角AOy=45.一束带电量q=8.0×10-19C,质量m=8.0×10-26kg的正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2m)的Q点垂直y轴射入磁场区(正离子重力不计).
(1)离子运动的速度为多大;
(2)要使离子都不能打到x轴上,AOy区域内磁感应强度大小B2应满足什么条件;
(3)若AOy区域内磁感应强度大小B2介于0.25T到0.5T之间,试求正离子经过x轴时的区域范围.
(1)离子运动的速度为多大;
(2)要使离子都不能打到x轴上,AOy区域内磁感应强度大小B2应满足什么条件;
(3)若AOy区域内磁感应强度大小B2介于0.25T到0.5T之间,试求正离子经过x轴时的区域范围.
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更新时间:2016-12-07 18:50:35
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【知识点】 带电粒子在直边界磁场中运动
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较难
(0.4)
【推荐1】如图甲所示,两固定的水平金属板C、D相距很近,分别开有正对的小孔O和O′,固定在水平面上的两平行金属导轨P、Q通过导线与C、D连接,导轨间距L=0.50m.导轨处于磁感应强度大小B1=10 T、方向竖直向上的匀强磁场中.水平边界MN与D板间存在磁感应强度大小B2=10 T、方向垂直纸面向外的匀强磁场,MN与D板的距离d=10 cm.金属棒AB在导轨上做往复运动,AB始终与导轨垂直且接触良好.取向右为速度的正方向,AB的速度图象如图乙所示.从t=0时刻开始,由O处连续不断地以垂直于C板方向飘入(初速度可视为零)质量m=3.2×10–21 kg、电荷量大小q=1.6×10–19 C的带负电粒子(重力及其相互作用不计,粒子在C、D间的运动时间不计).求:
(1)能够从边界MN出来的粒子的最小速度v;
(2)在0~4 s内哪些时刻从O处飘入的粒子能穿过电场并飞出边界MN?
(3)粒子从边界MN出来的位置之间的最大距离.
(1)能够从边界MN出来的粒子的最小速度v;
(2)在0~4 s内哪些时刻从O处飘入的粒子能穿过电场并飞出边界MN?
(3)粒子从边界MN出来的位置之间的最大距离.
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(0.4)
【推荐2】北京正负电子对撞机(BEPC)主要由直线加速器、电子分离器、环形储存器和对撞测量区组成,图甲是对撞测量区的结构图,其简化原理如图乙所示: MN和PQ为足够长的水平边界,竖直边界EF将整个区域分成左右两部分,I区域的磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小恒为B, II 区域的磁场方向垂直纸面向外大小可以调节.调节II区域磁感应强度的大小可以使正负电子在测量区内不同位置进行对撞.经加速和积累后的电子束以相同速率分别从注入口C和D同时入射,入射方向平行EF且垂直磁场.已知注入口C、D到EF的距离均为d边界,MN和PQ的间距为6d,正、负电子的质量均为m,所带电荷量分别为+e和-e,忽略电子进入加速器的初速度.
(1)判断从注入口C、D入射的分别是哪一种电子;若电子经加速器加速后速度为v0,求直线加速器的加速电压U;
(2)若将II区域的磁感应强度大小调为,正负电子以的速率射入,但负电子射入时刻滞后于正电子,求正负电子相撞的位置坐标 (以F为原点,为x轴正方向,为y轴正方向建立坐标系); :
(3)若电子束以的速率连续入射,欲实现正负电子对撞,求区域II感应强度BII的大小.
(1)判断从注入口C、D入射的分别是哪一种电子;若电子经加速器加速后速度为v0,求直线加速器的加速电压U;
(2)若将II区域的磁感应强度大小调为,正负电子以的速率射入,但负电子射入时刻滞后于正电子,求正负电子相撞的位置坐标 (以F为原点,为x轴正方向,为y轴正方向建立坐标系); :
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(0.4)
【推荐3】如图1,真空中两金属板M、N平行放置,板间电压U连续可调,在金属板N的中心C处开有一小孔。F、G、H为正三角形CDE各边中点,DE与金属板平行。三角形FGH区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。一带电粒子从紧邻M板的P点由静止释放沿CG方向进入磁场,一段时间后沿∠CED的角平分线方向从E点离开。已知正三角形CDE的边长为a,粒子质量为m、电荷量大小为q,粒子重力不计。
(1)求板间电压U的大小;
(2)若磁场区域如图2,磁感应强度不变。调整两板间电压大小,将该粒子从P点由静止释放,仍能沿∠CED的角平分线方向从E点离开,求粒子从C点运动到E点的时间。
(1)求板间电压U的大小;
(2)若磁场区域如图2,磁感应强度不变。调整两板间电压大小,将该粒子从P点由静止释放,仍能沿∠CED的角平分线方向从E点离开,求粒子从C点运动到E点的时间。
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