如圖15-5-19所示,兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極,外電極接地.其上均勻分布著平行于軸的四條狹縫a、b、c和d,外筒的外半徑為r0,在圓筒之外的足夠大的區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在兩極間加上電壓,使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場(chǎng),一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子,從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫a的S點(diǎn)出發(fā),初速為零.如果該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后,恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S,則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少?(不計(jì)重力,整個(gè)裝置在真空中)

圖15-5-19


解析:

粒子從S點(diǎn)出發(fā)后,經(jīng)兩圓筒之間的電場(chǎng)加速,從a孔垂直筒射入磁場(chǎng),設(shè)射入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,有關(guān)系式:

    qU=mv2                     ①

    進(jìn)入磁場(chǎng)后,受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有關(guān)系式

    qvB=                  ②

    根據(jù)題意,要求粒子最后又回到出發(fā)點(diǎn)S,必須使粒子能從狹縫b(或d)沿徑向飛入,在兩筒壁間先做減速運(yùn)動(dòng),然后又反向加速?gòu)脑M縫飛出,依次循環(huán)如圖所示.

    因此要使粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑滿(mǎn)足條件R=r0           ③

    聯(lián)立①②③式,即可解得兩電極之間的電壓為U=.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖15-5-19所示,兩個(gè)共軸的圓筒形金屬電極,外電極接地.其上均勻分布著平行于軸的四條狹縫a、b、c和d,外筒的外半徑為r0,在圓筒之外的足夠大的區(qū)域中有平行于軸線方向的均勻磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在兩極間加上電壓,使兩圓筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向外的電場(chǎng),一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子,從緊靠?jī)?nèi)筒且正對(duì)狹縫a的S點(diǎn)出發(fā),初速為零.如果該粒子經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后,恰好又回到出發(fā)點(diǎn)S,則兩電極之間的電壓U應(yīng)是多少?(不計(jì)重力,整個(gè)裝置在真空中)

15-5-19

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖15-5-19所示,在虛線MN的上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向內(nèi),質(zhì)子和α粒子以相同的速度v0MN上的O點(diǎn)以垂直MN且垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,再分別從MNA、B兩點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng).已知質(zhì)子的質(zhì)量為m,電荷為e,α粒子的質(zhì)量為4m,電荷為2E.忽略帶電粒子的重力及質(zhì)子和α粒子間的相互作用.求:

圖15-5-19

(1)A、B兩點(diǎn)間的距離;

(2)α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖15-5-19所示,在虛線MN的上方存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向內(nèi),質(zhì)子和α粒子以相同的速度v0MN上的O點(diǎn)以垂直MN且垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,再分別從MNA、B兩點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng).已知質(zhì)子的質(zhì)量為m,電荷為e,α粒子的質(zhì)量為4m,電荷為2E.忽略帶電粒子的重力及質(zhì)子和α粒子間的相互作用.求:

圖15-5-19

(1)A、B兩點(diǎn)間的距離;

(2)α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖4-19所示,一質(zhì)量為5 kg的滑塊在F=15 N的水平拉力作用下,由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).若滑塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.2,g取10 m/s2,問(wèn):

圖4-19

 (1)滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大。

(2)如果力F作用8 s后撤去,則撤去F后滑塊還能滑行的距離.

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