(12分)以坐標原點O為圓心、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi),存在磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場,如圖所示。一個不計重力的帶電粒子從磁場邊界與x軸的交點A處以速度v沿負x方向射入磁場,它恰好從磁場邊界與y軸的交點C處沿正y方向飛出。
(1)請判斷該粒子帶何種電荷,并求出其比荷;
(2)若磁場的方向和所在空間范圍不變,而磁感應強度的
大小變?yōu)锽′,該粒子仍從 A處以相同的速度射入磁場,
但飛出磁場時的速度方向相對于入射方向改變了60°角,
求磁感應強度B′多大?此次粒子在磁場中運動所用時
間 t是多少?
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖,靜止于A處的離子,經(jīng)加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器,從P點垂直CN進入矩形區(qū)域的有界勻強電場,電場方向水平向左。靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場,已知圓弧虛線的半徑為R,其所在處場強為E、方向如圖所示;離子質(zhì)量為m、電荷量為q;、,離子重力不計。
(1)求加速電場的電壓U;
(2)若離子恰好能打在Q點上,求矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強電場場強E0的值;
(3)若撤去矩形區(qū)域QNCD內(nèi)的勻強電場,換為垂直紙面向里的勻強磁場,要求離子能最終打在QN上,求磁場磁感應強度B的取值范圍。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(19分)如圖所示,在勻強電場中建立直角坐標系xOy,y軸豎直向上,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的微粒從x軸上的M點射出,方向與x軸夾角為θ,微粒恰能以速度v做勻速直線運動,重力加速度為g。
(1)求勻強電場場強E;
(2)若再疊加一圓形邊界的勻強磁場,使微粒能到達x軸上的N點,M、N兩點關于原點O對稱,距離為L,微粒運動軌跡也關于y軸對稱。已知磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直xOy平面向外,求磁場區(qū)域的最小面積S及微粒從M運動到N的時間t。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在以坐標原點O為圓心.半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi),有相互垂直的勻強電場和勻強磁場,磁感應強度為B,磁場方向垂直于xOy平面向里。一帶正電的粒子(不計重力)從O點沿y軸正方向以某一速度射入,帶電粒子恰好做勻速直線運動,經(jīng)t0時間從P點射出。
(1)求電場強度的大小和方向。
(2)若僅撤去磁場,帶電粒子仍從O點以相同的速度射入,經(jīng)時間恰從半圓形區(qū)域的邊界射出。求粒子運動加速度的大小。
(3)若僅撤去電場,帶電粒子仍從O點射入,且速度為原來的4倍,
求粒子在磁場中運動的時間。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)如圖(a)所示,垂直于紙面向里的有界勻強磁場,MN是磁場的上邊界,磁場寬度足夠大,磁感應強度B0=1×10-4T.現(xiàn)有一比荷為=2×1011C/kg的正離子以某一速度從P點水平向右射入磁場,已知P點到邊界MN的垂直距離d=20cm,不計離子的重力,試求:
(1)若離子以速度v1=3×106m/s水平射入磁場,求該離子從MN邊界射出時的位置到P點的水平距離s;
(2)若要使離子不從MN邊界射出磁場,求離子從P點水平射入的最大速度vm;
(3)若離子射入的速度滿足第(2)問的條件,離子從P點射入時,再在該磁場區(qū)域加一個如圖(b)所示的變化磁場(正方向與B0方向相同,不考慮磁場變化所產(chǎn)生的電場),求該離子從P點射入到第一次回到P點所經(jīng)歷的時間t.
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(10分)有一種質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示。靜電分析器是四分之一圓弧的管腔,內(nèi)有沿圓弧半徑方向指向圓心O1的電場,且與圓心O1等距各點的電場強度大小相等。磁分析器中以O2為圓心、圓心角為90°的扇形區(qū)域內(nèi),分布著方向垂直于紙面的勻強磁場,其左邊界與靜電分析器的右邊界平行。由離子源發(fā)出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子(初速度為零,重力不計),經(jīng)加速電場加速后,從M點沿垂直于該點的電場方向進入靜電分析器,在靜電分析器中,離子沿半徑為R的四分之一圓弧做勻速圓周運動,并從N點射出靜電分析器。而后離子由P點射入磁分析器中,最后離子沿垂直于磁分析器下邊界的方向從Q點射出,并進入收集器。已知加速電場的電壓為U,磁分析器中磁場的磁感應強度大小為B。
(1)請判斷磁分析器中磁場的方向;
(2)求靜電分析器中離子運動軌跡處電場強度E的大。
(3)求磁分析器中Q點與圓心O2的距離d。
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(14分)如圖所示,圖中左邊有一對平行金屬板,兩板相距為d,電壓為U。兩板之間有勻強磁場,磁感應強度大小為B0,方向與金屬板面平行并垂直于紙面朝里;圖中右邊有一半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域,區(qū)域內(nèi)也存在勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面朝里。一電荷量為q的正離子沿平行于金屬板面、垂直于磁場的方向射入平行金屬板之間,沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域,并沿直徑PQ方向射入磁場區(qū)域,最后從圓形區(qū)域邊界上的G點射出,已知弧QG所對應的圓心角為。離子重力不計。求:
(1)離子速度的大小;
(2)離子在圓形磁場區(qū)域內(nèi)做圓周運動的半徑;
(3)離子的質(zhì)量。
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(12分)電子質(zhì)量為m、電荷量為q,以速度v0與x軸成θ角射入磁感應強度為B的勻強磁場中,最后落在x軸上的P點,如圖所示,求:
(1) OP的長度;
(2)電子從由O點射入到落在P點所需的時間t.
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回旋加速器D形盒的半徑為r,勻強磁場的磁感應強度為B。一個質(zhì)量了m、電荷量為q的粒子在加速器的中央從速度為零開始加速。
(1)求該回旋加速器所加交變電場的頻率;
(2)求粒子離開回旋加速器時獲得的動能;
(3)有同學想自利用該回旋加速器直接對質(zhì)量為m、電量為2q的粒子加速。能行嗎?行,說明理由;不行,提出改進方案.
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