題目列表(包括答案和解析)
(帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)+帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng))兩塊足夠大的平行金屬極板水平放置,極板間加有空間分布均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng),變化規(guī)律分別如圖1、圖2所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向).在t=0時(shí)刻由負(fù)極板釋放一個(gè)初速度為零的帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力).若電場(chǎng)強(qiáng)度E0、磁感應(yīng)強(qiáng)度B0、粒子的比荷
均已知,且t0=
,兩板間距h=
.
(1)求粒子在0~t0時(shí)間內(nèi)的位移大小與極板間距h的比值;
(2)求粒子在板板間做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑(用h表示);
(3)若板間電場(chǎng)強(qiáng)度E隨時(shí)間的變化仍如圖1所示,磁場(chǎng)的變化改為如圖3所示,試畫出粒子在板間運(yùn)動(dòng)的軌跡圖(不必寫計(jì)算過程).
(20分)同步加速器在粒子物理研究中有重要的應(yīng)用,其基本原理簡(jiǎn)化為如圖所示的模型。M、N為兩塊中心開有小孔的平行金屬板。質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子A(不計(jì)重力)從M板小孔飄入板間,初速度可視為零,每當(dāng)A進(jìn)入板間,兩板的電勢(shì)差變?yōu)閁,粒子得到加速,當(dāng)A離開N板時(shí),兩板的電荷量均立即變?yōu)榱。兩板外部存在垂直紙面向里的勻?qiáng)磁場(chǎng),A在磁場(chǎng)作用下做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng),R遠(yuǎn)大于板間距離,A經(jīng)電場(chǎng)多次加速,動(dòng)能不斷增大,為使R保持不變,磁場(chǎng)必須相應(yīng)地變化。不計(jì)粒子加速時(shí)間及其做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁輻射,不考慮磁場(chǎng)變化對(duì)粒子速度的影響及相對(duì)論效應(yīng)。求![]()
(1)A運(yùn)動(dòng)第1周時(shí)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大;
(2)在A運(yùn)動(dòng)第n周的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做功的平均功率
;
(3)若有一個(gè)質(zhì)量也為m、電荷量為+kq(k為大于1的整數(shù))的粒子B(不計(jì)重力)與A同時(shí)從M板小孔飄入板間,A、B初速度均可視為零,不計(jì)兩者間的相互作用,除此之外,其他條件均不變,下圖中虛線、實(shí)線分別表示A、B的運(yùn)動(dòng)軌跡。在B的軌跡半徑遠(yuǎn)大于板間距離的前提下,請(qǐng)指出哪個(gè)圖能定性地反映A、B的運(yùn)動(dòng)軌跡,并經(jīng)推導(dǎo)說明理由。![]()
如圖所示,虛線為一靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1、2、3、4,相鄰等勢(shì)面間的電勢(shì)差相等,其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0。一帶正電的點(diǎn)電荷僅在靜電力的作用下沿圖中實(shí)線從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),經(jīng)過a、b兩點(diǎn)時(shí)粒子的動(dòng)能分別為5eV和26eV。當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置c時(shí),其電勢(shì)能變?yōu)?5 eV。下列說法正確的是( )
![]()
A.粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力做負(fù)功
B.粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能小于其在b點(diǎn)的電勢(shì)能
C.粒子在c點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為24 eV
D.a(chǎn)、b點(diǎn)的電勢(shì)關(guān)系為![]()
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