題目列表(包括答案和解析)
一種被稱為“質(zhì)量分析器”的裝置如圖16所示.A表示發(fā)射帶電粒子的離子源,發(fā)射的粒子在加速管B中加速,獲得一定速率后于C處進(jìn)入圓形細(xì)彎管(四分之一圓弧),在磁場(chǎng)力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),然后進(jìn)入漂移管D,若粒子質(zhì)量不同或電荷量不同或速度不同,在一定磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)程度也不同.如果給定偏轉(zhuǎn)管道中心軸線的半徑、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度、粒子的電荷量和速率,則只有一定質(zhì)量的粒子能從漂移管道D中引出.已知電荷量為q=1.6×10-19C的磷離子,質(zhì)量為m=51.1×10-27kg,初速率可認(rèn)為是零,經(jīng)加速管B加速后速率為v=7.9×105m/s .求:
(1)加速管B兩端的加速電壓;
(2)若圓形彎管中心軸線的半徑R=0.28m,為了使磷離子從漂移管道引出,則圖中虛線所圍正方形區(qū)域內(nèi)應(yīng)加磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大的勻強(qiáng)磁場(chǎng).(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)
常見(jiàn)的激光器有固體激光器和氣體激光器,世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研究出了自由電子激光器,其原理的簡(jiǎn)單示意如圖(a)所示.自由電子(設(shè)初速度為零,不計(jì)重力)經(jīng)電場(chǎng)加速后,射入上下排列著許多磁鐵的管中,相鄰的兩塊磁鐵的極性是相反的,在磁場(chǎng)的作用下電子扭動(dòng)著前進(jìn),猶如小蟲在水中游動(dòng).電子每扭動(dòng)一次就會(huì)發(fā)出一個(gè)光子(不計(jì)電子發(fā)出光子后能量的損失),管兩端的反射鏡使光子來(lái)回反射,結(jié)果從透光的一端發(fā)射出激光.若加速電場(chǎng)電壓U=1.8×104 V,電子質(zhì)量為m=0.91×10-30 kg,電子的電荷量q=1.6×10-19 c,每對(duì)磁極間的磁場(chǎng)可看做是均勻的,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=9×10-4 T,每個(gè)磁極的左右寬度為a=30 cm,垂直于紙面方向的長(zhǎng)度為b=60 cm,忽略左右磁極間的縫隙,從上向下看兩極間的磁場(chǎng)如圖(b),當(dāng)電子在磁極的正中間向右垂直于磁場(chǎng)方向射入時(shí),求:
(1)電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v;
(2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R;
(3)畫出電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡;
(4)電子可通過(guò)磁極的個(gè)數(shù)n;
(5)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.
常見(jiàn)的激光器有固體激光器和氣體激光器,世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)研究出了自由電子激光器,其原理的簡(jiǎn)單示意如圖(a)所示.自由電子(設(shè)初速度為零,不計(jì)重力)經(jīng)電場(chǎng)加速后,射入上下排列著許多磁鐵的管中,相鄰的兩塊磁鐵的極性是相反的,在磁場(chǎng)的作用下電子扭動(dòng)著前進(jìn),猶如小蟲在水中游動(dòng).電子每扭動(dòng)一次就會(huì)發(fā)出一個(gè)光子(不計(jì)電子發(fā)出光子后能量的損失),管兩端的反射鏡使光子來(lái)回反射,結(jié)果從透光的一端發(fā)射出激光.若加速電場(chǎng)電壓U=1.8×104 V,電子質(zhì)量為m=0.91×10-30 kg,電子的電荷量q=1.6×10-19 c,每對(duì)磁極間的磁場(chǎng)可看做是均勻的,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=9×10-4 T,每個(gè)磁極的左右寬度為a=30 cm,垂直于紙面方向的長(zhǎng)度為b=60 cm,忽略左右磁極間的縫隙,從上向下看兩極間的磁場(chǎng)如圖(b),當(dāng)電子在磁極的正中間向右垂直于磁場(chǎng)方向射入時(shí),求:
(1)電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v;
(2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R;
(3)畫出電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡;
(4)電子可通過(guò)磁極的個(gè)數(shù)n;
(5)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.
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