(1)求磁感应强度B的大小;
(2)求被薄金属板接收的粒子在磁场运动的最短时间与最长时间;
(3)要使薄金属板Р右侧不能接收到粒子,求挡板沿x轴正方向移动的最小距离。
(1)求加速电压大小,判断图甲中a、c和b、d两对电子,哪一对电子进入磁场后会彼此靠近;
(2)以图甲中磁场中心为坐标原点O建立坐标系,垂直纸面向里为x轴正方向,沿纸面向上为y轴正方向,在xOy平面内的梯度磁场如图乙所示,该磁场区域的宽度为d。在范围内,电子束沿x轴正方向射入磁场,磁感应强度(且已知,以垂直xOy平面向里为磁场正方向)。电子速度大小均为v,穿过磁场过程中,电子的y坐标变化很小,可认为途经区域为匀强磁场。
①求从处射入磁场的电子,在磁场中运动的半径及速度偏转角的正弦值;
②研究发现,所有电子通过磁场后,将聚焦到x轴上处。由于d很小,可认为电子离开磁场时,速度方向的反向延长线通过点,且速度方向的偏转角很小,,求f的表达式;
③在处再放置一个磁场区域宽度为d的“四极铁”(中心线位于处),使②问中的电子束通过后速度方向变成沿x轴正方向,若该“四极铁”的磁感应强度,求;
④如图丙,仪器实际工作中,加速电压U会在附近小幅波动,导致电子聚焦点发生变化。若要求聚焦点坐标偏差值不超过,求电压波动幅度的最大值。
(1)若电子枪的加速电压为U,求电子在聚焦区做圆周运动的轨道半径R;
(2)求从位置坐标射入的电子在聚焦区运动的总时间t;
(3)若电子枪的加速电压为U,射入聚焦区时的坐标为,要使各电子枪射出的电子束均在x轴上位置聚焦,求在范围内的y与U需满足的函数关系并写出U的取值范围;
(4)为进一步测试聚焦后的电子束强度,在x轴上位置的右方放置一测试区,在测试区施加一垂直纸面的匀强磁场,电子束被约束在该测试区中不会射出,电子在测试区运动速度大小为v时所受的阻力(k为常数且)。求从位置坐标y射入聚焦区的电子在测试区中运动的路程s与y的关系。
(1)带电粒子在第一个周期内运动的空间,磁场变化很缓慢,可近似认为是磁感应强度为的匀强磁场,求粒子第一次经过轴时离原点的距离多大?
(2)z轴上某点的磁感应强度为,当粒子运动到点时,求此时速度和轴的夹角为多少?
(3)要使这个粒子被这个磁场俘获,不能跑出磁场区域,则两端点的磁感应强度大小满足什么条件?
(4)如果点的磁感应强度取第3小题的临界值,为了能俘获这个粒子,处的磁场的横截面的半径至少多大?
(1)求该离子从A点射出磁场时的速度方向及匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)若离子源向与x轴正向最大夹角为:范围内发射离子,且所有离子都不离开磁场,求其发射的离子最大速度及最大速度离子到达的磁场区域面积S;
(3)若磁场布满整个空间且磁场区域充满空气,使进入磁场的离子受到与速度大小成正比、方向相反的阻力。离子源沿x轴正向持续发射速度为的离子,单位时间发射离子数为,这些离子均经过A点。若在A点沿y轴放一小块离子收集板以收集所有射到A点的离子,不考虑离子间的相互作用,求离子束对收集板的作用力沿x轴方向分力的大小。
(1)两极板间不加电压,只利用磁场使离子发生偏转,若恰好所有离子均被图1中的吞噬板吞噬,求磁场的磁感应强度的大小B。
(2)以下极板左端点为坐标原点建立坐标系,沿板建立x轴,垂直板建立y轴,如图1所示。假设离子在混合粒子束中是均匀分布的,单位时间内通过y轴单位长度进入电场的离子数为n。在两极板间加电压U,恰好所有离子均被吸附在下极板。
a.求极板的长度L,并分析落在x轴上坐标为范围内的离子,进入电场时通过y轴的坐标范围。
b.离子落在极板上的数量分布呈现一定的规律,若单位时间内落在下极板x位置附近单位长度上的离子数量为,求随x变化的规律,在图2中作出图像,说明图线与横轴所围面积的物理意义。(若远小于x,则)
7 . 研究光电效应的装置如甲图所示,该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面(纸面)内,垂直纸面的金属薄板M、N与y轴平行放置,板N中间有一小孔,坐标为。第一象限存在垂直向里的匀强磁场,x轴处有小孔,平行板电容器A,K的上极板与x轴紧靠且平行,其长度为L,板间距为,A板中央小孔与对齐,K板连接电流表后接地。在入射光的照射下,质量为m,电荷量为e的电子从M板逸出后经极板电压加速从点持续不断进入磁场,速度大小在与之间,已知速度为的电子经磁场偏转后恰能垂直x轴射入点,板M的逸出功为W,普朗克常量为h。忽略电子之间的相互作用,电子到达边界或极板立即吸收并导走。
(1)求逸出光电子的最大初动能和入射光的频率;
(2)求匀强磁场的磁感应强度大小和所有能到达x轴上的电子在磁场中运动的最短时间;
(3)时,求到达K板最左端的电子刚从板M逸出时速度的大小及与x轴的夹角;
(4)若在小孔处增加一特殊装置,可使进入的电子沿各方向均匀分布在与轴成0~90°范围内,速率在与之间。监测发现每秒钟有n个电子通过小孔,调节加载在k与A板之间的电压,试在乙图中大致画出流过电流表的电流i随变化的关系曲线。标出相关数据,写出必要的计算过程。
(1)求磁感应强度的取值范围;
(2)若磁感应强度取最小值,在第一象限加垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场,在第二象限加垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场,已知。离子发射前,在y轴上放置长度为0.8L的探测板PQ,只有打到探测板左侧表面的离子才能被探测到。
①求全部正离子经过原点O时与y轴正方向夹角的范围;
②若探测板下端Q纵坐标,求离子探测率(即探测板探测到的离子数占总离子数的比例);
③若探测板位置在y轴上可变,Q端纵坐标满足,求离子探测率与的关系。
(1)大致画出带电粒子的运动轨迹;
(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径;
(3)带电粒子飞出电场时的动能Ek。
(1)写出匀强电场边界OP段的边界方程(粒子入射点的坐标y和x间的关系式):
(2)若第四象限内存在边界平行于坐标轴的矩形匀强磁场(未画出),磁场方向垂直纸面向外。自O点射入的粒子束,经磁场偏转后均能够返回y轴,若粒子在第四象限运动时始终未离开磁场,求磁场的最小面积;
(3)若第一象限与第四象限间存在多组紧密相邻的匀强磁场和匀强电场(如图乙),电磁场边界与y轴平行,宽度均为d,长度足够长。匀强磁场,方向垂直纸面向里,匀强电场,方向沿x轴正方向,现仅考虑自A端射入的粒子,经匀强电场偏转后,恰好与y轴负方向成从O点射入,试确定该粒子将在第几个磁场区域拐弯(即速度恰好与y轴平行)。