科目: 來源: 題型:計(jì)算題
(18分)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,并從P點(diǎn)垂直CF進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)磁場.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(qiáng)為E、方向如圖所示;離子質(zhì)量為m、電荷量為q;
、
,磁場方向垂直紙面向里;離子重力不計(jì).![]()
(1)求加速電場的電壓U;
(2)若離子能最終打在QF上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍.
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(14分)如圖,從陰極K發(fā)射的熱電子,重力和初速均不計(jì),通過加速電場后,沿圖示虛線垂直射入勻強(qiáng)磁場區(qū),磁場區(qū)域足夠長,寬度為L=2.5cm。已知加速電壓為U=182V,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=9.1×10-4T,電子的電量
,電子質(zhì)量
。求:![]()
(1)電子在磁場中的運(yùn)動半徑R
(2)電子在磁場中運(yùn)動的時間t(結(jié)果保留
)
(3)若加速電壓大小可以改變,其他條件不變,為使電子在磁場中的運(yùn)動時間最長,加速電壓U應(yīng)滿足什么條件?
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科目: 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,坐標(biāo)平面的第I象限內(nèi)存在大小為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場,足夠長的擋板MN垂直x軸放置且距離點(diǎn)O為d.第Ⅱ象 限內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場.磁感應(yīng)強(qiáng) 度為B。一質(zhì)量為m,帶電量為-q的粒子(重力忽略不計(jì))若自距原點(diǎn)O為L的A點(diǎn)以一定的 速度垂直x軸進(jìn)入磁場,則粒子恰好到達(dá)O點(diǎn)而不進(jìn)入電場,F(xiàn)該粒子仍從A點(diǎn)進(jìn)入磁場但初速 度大小為原來的4倍為使粒子進(jìn)人電場后能垂直到達(dá)擋板MN上,求![]()
(1)粒子第一次從A點(diǎn)進(jìn)入磁場時,速度的大。
(2)粒子第二次從A點(diǎn)進(jìn)入磁場時,速度方向與x軸正向間的夾角大小
(3)粒子打到擋板上時的速度大小。
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科目: 來源: 題型:計(jì)算題
(12分)如圖所示,水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車,管的底部有一質(zhì)量m=0.2g、電荷量q=8×10-5C的小球,小球的直徑比管的內(nèi)徑略小.在管口所在水平面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度B1= 15T的勻強(qiáng)磁場,MN面的上方還存在著豎直向上、場強(qiáng)E=25V/m的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度B2=5T的勻強(qiáng)磁場.現(xiàn)讓小車始終保持v=2m/s的速度勻速向右運(yùn)動,以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界PQ為計(jì)時的起點(diǎn),測得小球?qū)軅?cè)壁的彈力FN隨高度h變化的關(guān)系如圖所示.g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力.求:![]()
(1)小球剛進(jìn)入磁場B1時的加速度大小a;
(2)絕緣管的長度L;
(3)小球離開管后再次經(jīng)過水平面MN時距管口的距離![]()
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科目: 來源: 題型:計(jì)算題
(19分)如圖所示,一帶電粒子以與水平方向成60°角速度在豎直平面內(nèi)做直線運(yùn)動,經(jīng)過一段時間后進(jìn)入一垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域(圖中未畫出磁場區(qū)域),粒子飛出磁場后垂直電場方向進(jìn)入寬為L的勻強(qiáng)電場。 電場強(qiáng)度大小為E,方向豎直向上。當(dāng)粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/9c/3/n0frb.png" style="vertical-align:middle;" />倍。 已知帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,重力不計(jì)。求:![]()
(1)粒子帶什么電?簡述理由;
(2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時速度多大;
(3)該圓形磁場區(qū)域的最小面積為多大。
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(14分)如圖所示,一個質(zhì)量為m =2.0×10-11kg,電荷量為q=1.0×10-5C的帶正電粒子P(重力忽略不計(jì)),從靜止開始經(jīng)U1=100V電壓加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)電場的電壓為U2。金屬板長L=20cm,兩板間距d =20cm,上極板帶正電,下極板帶負(fù)電。粒子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場后進(jìn)入右側(cè)垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場中,位于磁場左側(cè)的理想邊界緊鄰偏轉(zhuǎn)電場,磁場中其余區(qū)域沒有邊界。磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。求:![]()
(1)微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度大。
(2)若粒子一定會由偏轉(zhuǎn)電場進(jìn)入磁場中,偏轉(zhuǎn)電壓U2滿足什么條件?
(3)在(2)前提下若粒子離開磁場后不會第二次進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)滿足什么條件?
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(12分)如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔S1、S2,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,電壓的大小為U0,周期為T0。在t=0時刻將一個質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子由S1靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運(yùn)動,在t=時刻通過S2垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)。(不計(jì)粒子重力,不考慮極板外的電場)![]()
(1)求粒子到達(dá)S2時的速度大小v
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件;
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在t=T0時刻再次到達(dá)S1,而再次進(jìn)入電場被加速,求該過程中粒子在磁場內(nèi)運(yùn)動的時間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。
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(20分)如圖所示,水平線QC下方是水平向左的勻強(qiáng)電場;區(qū)域Ⅰ(梯形PQCD)內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;區(qū)域Ⅱ(三角形APD)內(nèi)也有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,但是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可以與區(qū)域Ⅰ不同;區(qū)域Ⅲ(虛線PD之上、三角形APD以外)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度與區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁感應(yīng)大小相等。三角形AQC是邊長為2L的等邊三角形,P、D分別為AQ、AC的中點(diǎn).帶正電的粒子從Q點(diǎn)正下方、距離Q點(diǎn)為L的O點(diǎn)以某一速度射出,在電場力作用下從QC邊中點(diǎn)N以速度v0垂直QC射入?yún)^(qū)域Ⅰ,接著從P點(diǎn)垂直AQ射入?yún)^(qū)域Ⅲ。若區(qū)域Ⅱ、Ⅲ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與區(qū)域Ⅰ的磁感應(yīng)強(qiáng)度滿足一定的關(guān)系,此后帶電粒子又經(jīng)歷一系列運(yùn)動后又會以原速率返回O點(diǎn).(粒子重力忽略不計(jì))求:![]()
(1)該粒子的比荷;
(2)粒子從O點(diǎn)出發(fā)再回到O點(diǎn)的整個運(yùn)動過程所有可能經(jīng)歷的時間.
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科目: 來源: 題型:計(jì)算題
(12分)如右圖所示,PQ是兩塊平行金屬板,上極板接電源正極,兩極板之間的電壓為U=1.2×104V,一帶負(fù)電的粒子通過P極板的小孔以速度v0=2.0×104m/s垂直金屬板飛入,通過Q極板上的小孔后,垂直AC邊經(jīng)中點(diǎn)O進(jìn)入邊界為等腰直角三角形的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1.0T,邊界AC的長度為L=1.6m,粒子比荷
=5×104C/kg,不計(jì)粒子的重力。求:![]()
(1)粒子進(jìn)入磁場時的速度大;
(2)粒子經(jīng)過磁場邊界上的位置到B點(diǎn)的距離以及在磁場中的運(yùn)動時間。
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