如圖,區(qū)域Ⅰ內(nèi)有與水平方向成45°角的勻強電場E1,區(qū)域?qū)挾葹閐1,區(qū)域Ⅱ內(nèi)有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E2,區(qū)域?qū)挾葹閐2,磁場方向垂直紙面向里,電場方向豎直向下.一質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒在區(qū)域Ⅰ左邊界的P點,由靜止釋放后水平向右做直線運動,進入?yún)^(qū)域Ⅱ后做勻速圓周運動,從區(qū)域Ⅱ右邊界上的Q點穿出,其速度方向改變了60°,重力加速度為g,求:
(1)區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強電場的電場強度E1、E2的大小?
(2)區(qū)域Ⅱ內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小.
(3)微粒從P運動到Q的時間有多長?
(1)微粒在區(qū)域I內(nèi)水平向右做直線運動,則在豎直方向上有:
qE1sin45°=mg
解得:E1=
2
mg
q

微粒在區(qū)域II內(nèi)做勻速圓周運動,則在豎直方向上有:
mg=qE2
E2=
mg
q

(2)設(shè)微粒在區(qū)域I內(nèi)水平向右做直線運動時加速度為a,離開區(qū)域I時速度為v,在區(qū)域II內(nèi)做勻速圓周運動的軌道半徑為R,則
a=
qE1cos45°
m
=g
v2=2ad1
Rsin60°=d2
qvB=m
v2
R

解得:B=
m
qd2
3gd1
2

(3)微粒在區(qū)域I內(nèi)作勻加速運動,t1=
2d1
g

在區(qū)域II內(nèi)做勻速圓周運動的圓心角為600,則
T=
2πm
qB

t2=
T
6
=
πl2
3
2
3gd1

解得:t=t1+t2=
2d1
g
+
πd2
3
2
3gd1

答:(1)區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)勻強電場的電場強度E1、E2的大小分別為
2
mg
q
mg
q
;
(2)區(qū)域II內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小為
m
qd2
3gd1
2

(3)微粒從P運動到Q的時間為
2d1
g
+
πd2
3
2
3gd1
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,電子自靜止開始經(jīng)M、N板間的電場加速后從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強磁場中,兩板間的電壓為U,電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L,在距離磁場邊界S處有屏幕N,電子射出磁場后打在屏上.(已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e)求:

(1)電子進入磁場的速度大小
(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度
(3)電子打到屏幕上的點距中心O點的距離是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖圖甲所示,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
q
m
=1.0×108C/kg
,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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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖,虛線MN上方存在方向垂直紙面向里的勻強磁場B1,帶電粒子從邊界MN上的A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界MN上的B點射出.若在粒子經(jīng)過的區(qū)域PQ上方再疊加方向垂直紙面向里的勻強磁場B2,讓該粒子仍以速度v0從A處沿原方向射入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界MN上的B′點射出(圖中未標(biāo)出),不計粒子的重力.下列關(guān)于粒子的說法中,正確的是( 。
A.B′點在B點的右側(cè)
B.從B′點射出的速度大于從B點射出的速度
C.從B′點射出的速度方向平行于從B點射出的速度方向
D.D從A到B′的時間小于從A到B的時間

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,K是粒子發(fā)生器,D1、D2、D3是三塊擋板,通過傳感器可控制它們定時開啟和關(guān)閉,D1、D2的間距為L,D2、D3的間距為
L
2
.在以O(shè)為原點的直角坐標(biāo)系Oxy中有一磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向里的勻強磁場,y軸和直線MN是它的左、右邊界,且MN平行于y軸.現(xiàn)開啟擋板D1、D3,粒子發(fā)生器僅在t=0時刻沿x軸正方向發(fā)射各種速率的粒子,D2僅在t=nT(n=0,1,2…T為已知量)時刻開啟,在t=5T時刻,再關(guān)閉擋板D3,使粒子無法進入磁場區(qū)域.已知擋板的厚度不計,粒子帶正電,不計粒子的重力,不計粒子間的相互作用,整個裝置都放在真空中.
(1)求能夠進入磁場區(qū)域的粒子的速度大小;
(2)已知從原點O進入磁場中速度最小的粒子經(jīng)過坐標(biāo)為(0,2cm)的P點,應(yīng)將磁場邊界MN在Oxy平面內(nèi)如何平移,才能使從原點O進入磁場中速度最大的粒子經(jīng)過坐標(biāo)為(3
3
cm,6cm)的Q點?
(3)磁場邊界MN平移后,進入磁場中速度最大的粒子經(jīng)過Q點.如果L=6cm,求速度最大的粒子從D1運動到Q點的時間.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

圖甲是回旋加速器的示意圖,其核心部分是兩個“D”形金屬盒,在加速帶電粒子時,兩金屬盒置于勻強磁場中,并分別與高頻電源兩極相連.帶電粒子在磁場中運動的動能
Ek
隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,若忽略帶電粒子在電場中的加速時間,則下列說法正確的是( 。
A.在
Ek
-t圖中應(yīng)有(
t2
-
t1
)>(
t3
-
t2
)>…>(
tn
-
tn-1
B.高頻電源的變化周期應(yīng)該等于
tn
-
tn-1
C.要使粒子獲得的最大動能增大,可以增大“D”形盒的半徑
D.在磁感應(yīng)強度B、“D”形盒半徑R、粒子的電荷量q及其質(zhì)量m不變的情況下,粒子的加速次數(shù)越多,粒子的最大動能一定越大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

1930年,勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,工作原理示意圖如圖所示.關(guān)于回旋加速器,下列說法正確的是(  )
A.粒子從電場中獲得能量
B.交流電的周期隨粒子速度的增大而增大
C.要使粒子獲得的最大動能增大,可以增大D形盒的半徑
D.不改變交流電的頻率和磁感應(yīng)強度B,加速質(zhì)子的回旋加速器也可以用來加速α粒子

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(8分)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具,它的構(gòu)造原理如圖所示.離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零),經(jīng)加速電場(加速電場極板間的距離為d、電勢差為U)加速,然后垂直進入磁感應(yīng)強度為B的有界勻強磁場中做勻速圓周運動,最后到達記錄它的照相底片P上.設(shè)離子在P上的位置與入口處S1之間的距離為x。

(1)求該離子的荷質(zhì)比
(2)若離子源產(chǎn)生的是帶電量為q、質(zhì)量為m1和m2的同位素離子(m1>m2),它們分別到達照相底片上的P1、P2位置(圖中末畫出),求P1、P2間的距離△x。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

關(guān)于回旋加速器的有關(guān)說法,正確的是
A.回旋加速器是利用磁場對運動電荷的作用使帶電粒子的速度增大的
B.回旋加速器是用電場加速的
C.回旋加速器是通過多次電場加速使帶電粒子獲得高能量的
D.帶電粒子在回旋加速器中不斷被加速,故在D形盒中做圓周運動一周所用時間越來越小

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同步練習(xí)冊答案