(1)粒子剛進入磁場區(qū)域時的速度v (2)粒子第一次在磁場中運動的時間t和位移L. 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖所示,在空間區(qū)域Ⅰ存在垂直紙面向里的磁感應強度為B=10T的勻強磁場,其邊界為MN、PQ,其中PQ邊界位置可以左右調(diào)節(jié).在PQ右邊空間區(qū)域Ⅱ存在水平向右的勻強電場,E=m/s其范圍足夠?qū)挘谧筮吔绲腁點處有一個質(zhì)量為m=1.0×10-12kg、帶電量大小為q=1.0×10-13C的負電粒子,以速度V=3m/s沿著與左邊界成60°的方向射入磁場,粒子重力不計,求:
(1)粒子在磁場中做圓周運動的半徑
(2)若帶電粒子從邊界PQ飛出磁場,進入電場,經(jīng)過一段時間,運動到電場中的C點,速度剛好減為零.求滿足此種運動情況的磁場寬度以及粒子從A點到C點的時間;
(3)調(diào)節(jié)磁場與電場分界線PQ的位置,使粒子在磁場中運動的時間為t=π秒,恰好到達邊界PQ時撤去磁場,同時將電場反向,粒子進入電場,經(jīng)過一段時間到達D點,此時粒子速度方向與進入磁場時A點處的速度方向垂直,求粒子磁場中做圓周運動的圓心O點到D點的距離S.(結論可保留成根號形式)

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如圖所示,紙面內(nèi)一帶電粒子以某一速度做直線運動,一段時間后進入一垂直于紙面向里的圓形勻強磁場區(qū)域(圖中未畫出磁場區(qū)域),粒子飛出磁場后, 恰好從上板邊緣平行于板面進入兩面平行的金屬板間,兩金屬板帶等量異種電荷,粒子在兩板間經(jīng)偏轉(zhuǎn)后恰好從下板右邊緣飛出,已知帶電粒子的比荷(電量與質(zhì)量之比)為k。粒子進入磁場前的速度方向與帶電板成θ=600,勻強磁場的磁感應強度為B,帶電金屬板的板長是板間距離的2倍,板間電壓為U試解答:
(1)帶電粒子帶什么電?
(2)帶電粒子剛進入金屬板間時速度v為多大?
(3)圓形磁場區(qū)域的最小面積S為多大?

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如圖(甲)所示為一種研究高能粒子相互作用的裝置,兩個直線加速器均由k個長度逐個增長的金屬圓筒組成(整個裝置處于真空中,圖中只畫出了6個圓筒,作為示意),它們沿中心軸線排列成一串,各個圓筒相間地連接到正弦交流電源的兩端。設金屬圓筒內(nèi)部沒有電場,且每個圓筒間的縫隙寬度很小,帶電粒子穿過縫隙的時間可忽略不計。為達到最佳加速效果,需要調(diào)節(jié)至粒子穿過每個圓筒的時間恰為交流電的半個周期,粒子每次通過圓筒間縫隙時,都恰為交流電壓的峰值。
質(zhì)量為m、電荷量為e的正、負電子分別經(jīng)過直線加速器加速后,從左、右兩側(cè)被導入裝置送入位于水平面內(nèi)的圓環(huán)形真空管道,且被導入的速度方向與圓環(huán)形管道中粗虛線相切。在管道內(nèi)控制電子轉(zhuǎn)彎的是一系列圓形電磁鐵,即圖中的A1、A2、A3An,共n個,均勻分布在整個圓周上(圖中只示意性地用細實線畫了幾個,其余的用細虛線表示),每個電磁鐵內(nèi)的磁場都是磁感應強度均相同的勻強磁場,磁場區(qū)域都是直徑為d的圓形。改變電磁鐵內(nèi)電流的大小,就可改變磁場的磁感應強度,從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。經(jīng)過精確的調(diào)整,可使電子在環(huán)形管道中沿圖中粗虛線所示的軌跡運動,這時電子經(jīng)過每個電磁鐵時射入點和射出點都在圓形運強磁場區(qū)域的同一條直徑的兩端,如圖(乙)所示。這就為實現(xiàn)正、負電子的對撞作好了準備。
(1)若正、負電子經(jīng)過直線加速器后的動能均為E0,它們對撞后發(fā)生湮滅,電子消失,且僅產(chǎn)生一對頻率相同的光子,則此光子的頻率為多大?(已知普朗克恒量為h,真空中的光速為c。)
(2)若電子剛進入直線加速器第一個圓筒時速度大小為v0,為使電子通過直線加速器后速度為v,加速器所接正弦交流電壓的最大值應當多大?
(3)電磁鐵內(nèi)勻強磁場的磁感應強度B為多大?

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如圖所示,有一半徑為R1=1 m的圓形磁場區(qū)域,圓心為O,另有一外半徑為R2m、內(nèi)半徑為R1的同心環(huán)形磁場區(qū)域,磁感應強度大小均為B=0.5 T,方向相反,均垂直于紙面,一帶正電粒子從平行極板下板P點靜止釋放,經(jīng)加速后通過上板小孔Q,垂直進入環(huán)形磁場區(qū)域,已知點P、QO在同一豎直線上,上極板與環(huán)形磁場外邊界相切,粒子比荷q/m=4×107 C/kg,不計粒子的重力,且不考慮粒子的相對論效應,求:
(1)若加速電壓U1=1.25×102 V,則粒子剛進入環(huán)形磁場時的速度v0多大?
(2)要使粒子不能進入中間的圓形磁場區(qū)域,加速電壓U2應滿足什么條件?
(3)若改變加速電壓大小,可使粒子進入圓形磁場區(qū)域,且能水平通過圓心O,最后返回到出發(fā)點,則粒子從Q孔進入磁場到第一次經(jīng)過O點所用的時間為多少?

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如圖所示,在真空中,虛線所圍的圓形區(qū)域內(nèi)存在范圍足夠大的勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里。在磁場右側(cè)有一對平行金屬板M和N,兩板間距離為6L0,板長為12L0,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上且O1恰在磁場邊緣。給M、N板加上變化情況如圖所示的電壓,電壓大小恒為U0,周期大小可調(diào)。在t=0時刻,有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子,從M、N板右側(cè)沿板的中心線以大小為v的速度向左射入M、N之間,粒子剛好以平行于M、N板的速度穿出電場。(不計粒子重力)

   (1)求周期T應該滿足的條件;

   (2)若粒子恰好從金屬板的左邊緣沿平行板的速度離開電場,進入磁場后又能平行于M、N極板返回電場,求磁場磁感應強度B的大小。

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