題目列表(包括答案和解析)
如圖甲所示,真空中兩水平放置的平行金屬板C、D上分別開有正對的小孔O1和O2,兩板接在交流電源上,兩板間的電壓uCD隨時間t變化的圖線如圖乙所示.從t=0時刻開始,從C板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質(zhì)量m=3.2×10-25 kg、電荷量q=1.6×10-19 C的帶正電的粒子(飄入速度很小,可忽略不計).在D板上方有以MN為水平上邊界的勻強磁場,MN與D板的距離d=10 cm,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B=0.10 T,方向垂直紙面向里,粒子受到的重力及粒子間的相互作用力均可忽略不計,平行金屬板C、D之間距離足夠小,粒子在兩板間的運動時間可忽略不計.求(保留兩位有效數(shù)字):
(1)在C、D兩板間電壓U0=9.0 V時飄入小孔O1的帶電粒子進入磁場后的運動半徑;
(2)從t=0到t=4.0×10-2 s時間內(nèi)飄入小孔O1的粒子能飛出磁場邊界MN的飄入時間范圍;
(3)磁場邊界MN上有粒子射出的范圍的長度.
如圖甲所示,真空中兩水平放置的平行金屬板C、D,上面分別開有正對的小孔O1和O2,金屬板C、D接在正弦交流電源上,C、D兩板間的電壓UCD隨時間t變化的圖線如圖乙所示.t=0時刻開始,從C板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質(zhì)量為m=3.2×10-21 kg、電荷量q=1.6×10-15 C的帶正電的粒子(設(shè)飄入速度很小,可視為零).在D板外側(cè)有以MN為邊界的勻強磁場,MN與金屬板C相距d=10 cm,勻強磁場的大小為B=0.1 T,方向如圖中所示,粒子的重力及粒子間相互作用力不計,平行金屬板C、D之間的距離足夠小,粒子在兩板間的運動時間可忽略不計.
求:(1)帶電粒子經(jīng)小孔O2進入磁場后,能飛出磁場邊界MN的最小速度為多大?
(2)從0到0.04 s末時間內(nèi)哪些時刻飄入小孔O1的粒子能穿過電場并飛出磁場邊界MN?
(3)以O(shè)2為原點建立直角坐標系,在圖甲中畫出粒子在有界磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域(用斜線標出),并標出該區(qū)域與磁場邊界交點的坐標.要求寫出相應(yīng)的計算過程
q | m |
如圖甲所示,在兩平行金屬板的中線OO′某處放置一個粒子源,粒子源沿OO′方向連續(xù)不斷地放出速度v0=1.0×105m/s的帶正電的粒子。在直線MN的右側(cè)分布范圍足夠大的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=0.01πT,方向垂直紙面向里,MN與中線OO′垂直。兩平行金屬板的電壓U隨時間變化的U-t圖線如圖乙所示。已知帶電粒子的荷質(zhì)比,粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計,若t=0.1s時刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場(設(shè)在每個粒子通過電場區(qū)域的時間內(nèi),可以把板間的電場看作是恒定的)。求:
(1)在t=0.1s時刻粒子源放出的粒子離開電場時的速度大小和方向。
(2)從粒子源放出的粒子在磁場中運動的最短時間和最長時間。
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