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:870 题号:930845
如图所示,在平面直角坐标系的第一象限内存在匀强电场,场强沿y轴的负向;在y<0的空间中,存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。一带电量为q、质量为m的带正电粒子,从y轴的P1点以的速度垂直y轴射入第一象限内,经过电场后从x轴上x=2hP2点以角射入x轴下方的匀强磁场。(重力不计)
(1)求电场强度的大小;
(2)带电粒子通过y轴下方的磁场偏转之后,打在x轴负向P3点并由该点射入第二象限内。如果当粒子进入第二象限的同时,在第二象限内加一方向与带电粒子速度方向相反的匀强电场,使得带电粒子在到达y轴之前速度减为0,然后又返回磁场中。
①在坐标系上大致画出带电粒子在第四次经过x轴以前的运动轨迹;
②求出带电粒子第四次经过x轴时的坐标及之前在磁场中运动的总时间。
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(1)沿PQ连线进入磁场的粒子不能从边界cc'射出,则bb'、cc'两分界线间距至少多大?
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(1)求粒子A的比荷;(计算结果请保留两位有效数字,下同)
(2)如果粒子A运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其此后沿x轴负方向做匀速直线运动并离开第一象限。求该匀强电场的场强大小和方向,并求出粒子射出磁场处的坐标值;
(3)如果要粒子A按题干要求从M处射出磁场,第一象限内的磁场可以局限在一个最小的矩形区域内,请在图中画出该矩形区域,并求出它的面积.
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(l)AB和CD哪一极电势高?若正离子比荷为k,求该离子到达CD极时的速度大小;
(2)该装置可以测出离子从AB极出发,经Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区,最后返回EF端的总时间t.由此可以确定离子的比荷k与t的函数关系式.
(3)若将Ⅲ区的匀强电场换成如图2所示的匀强磁场,则电场检测区变成了磁场分离区,为收集分离出的离子,需在EF边上放置收集板EP.收集板下端留有狭缝PF,离子只能通过狭缝进入磁场进行分离.假设在AB极上有两种正离子,质量分别为,且,电荷量均为q,现要将两种离子在收集板上的完全分离,同时为收集到更多离子,狭缝尽可能大,试讨论狭缝PF宽度的最大值.(磁感应强度大小可调,不考虑出Ⅲ区后再次返回的离子)
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