如圖所示,粒子源S可以不斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力不計).粒子從O1孔漂進(初速不計)一個水平方向的加速電場,再經(jīng)小孔O2進入相互正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域,電場強度大小為E,磁感應(yīng)強度大小為B1,方向如圖.虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B2(圖中未畫出).有一塊折成直角的硬質(zhì)塑料板abc(不帶電,寬度很窄,厚度不計)放置在PQ、MN之間(截面圖如圖),a、c兩點恰在分別位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45°.現(xiàn)使粒子能沿圖中虛線O2O3進入PQ、MN之間的區(qū)域.
(1) 求加速電壓U1.
(2)假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料板相碰后,速度大小不變,方向變化遵守光的反射定律.粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運動的時間和路程分別是多少?
解析:(1)粒子源發(fā)出的粒子,進入加速電場被加速,速度為v0,根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得:
要使粒子能沿圖中虛線O2O3進入PQ、MN之間的區(qū)域,
則粒子所受到向上的洛倫茲力與向下的電場力大小相等,
得到
將②式代入①式,得
(2)粒子從O3以速度v0進入PQ、MN之間的區(qū)域,先做勻速直線運動,打到ab板上,以大小為v0的速度垂直于磁場方向運動.粒子將以半徑R在垂直于磁場的平面內(nèi)作勻速圓周運動,轉(zhuǎn)動一周后打到ab板的下部.由于不計板的厚度,所以質(zhì)子從第一次打到ab板到第二次打到ab板后運動的時間為粒子在磁場運動一周的時間,即一個周期T.
由和運動學公式,得
粒子在磁場中共碰到2塊板,做圓周運動所需的時間為
粒子進入磁場中,在v0方向的總位移s=2Lsin45°,時間為
則t=t1+t2=
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如圖所示,粒子源S可以不斷產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力不計)。粒子從O1孔飄進一個水平方向的加速電場(初速不計),再經(jīng)過小孔O2進入相互正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域,電場強度大小為E,磁感應(yīng)強度大小為B1,方向如圖。虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場,磁場范圍足夠大,磁感應(yīng)強度大小為B2。一塊折成直角的硬質(zhì)塑料片abc(不帶電,寬度和厚度都很小可忽略)放置在PQ、MN之間,截面圖如圖,a、c兩點分別位于PQ、MN上,ab=bc=L,a=45?。粒子能沿圖中虛線O2O3的延長線進入PQ、MN之間的區(qū)域。
(1)求加速電壓U1;
(2)假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料片相碰后,速度大小不變,方向遵循光的反射定律,那么粒子與塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么運動?
(3)粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運動的總時間t和總路程s。
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26、(20分)如圖所示,粒子源S可以不斷產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(重力不計)。粒子從O1孔飄進一個水平方向的加速電場(初速不計),再經(jīng)過小孔O2進入相互正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域,電場強度大小為E,磁感應(yīng)強度大小為B1,方向如圖。虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場,磁場范圍足夠大,磁感應(yīng)強度大小為B2。一塊折成直角的硬質(zhì)塑料片abc(不帶電,寬度和厚度都很小可忽略)放置在PQ、MN之間,截面圖如圖,a、c兩點分別位于PQ、MN上,ab=bc=L,a=45º。粒子能沿圖中虛線O2O3的延長線進入PQ、MN之間的區(qū)域。
(1)求加速電壓U1;
(2)假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料片相碰后,速度大小不變,方向遵循光的反射定律,那么粒子與塑料片第一次相碰后到第二次相碰前做什么運動?
(3)粒子在PQ、MN之間的區(qū)域中運動的總時間t和總路程s。
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科目:高中物理 來源:2008年高考物理考前沖刺練習(7)(解析版) 題型:解答題
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科目:高中物理 來源:2011年河北省衡水市冀州中學高考物理模擬試卷(4月份)(解析版) 題型:解答題
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