某探究小組設(shè)計了一個質(zhì)譜儀,其原理如圖所示.一束電量均為,質(zhì)量不同的帶負電的粒子,經(jīng)過電場加速后進入一速度選擇器,從點進入一等腰直角三角形的有界磁場中,又從斜邊射出.速度選擇器中垂直紙面向里的勻強磁場的磁感應強度為,豎直向下的勻強電場強度為,有界磁場的磁感應強度為,直角邊長為,為斜邊的中點,兩點相距為.求:

(1)帶電粒子進入有界磁場的速度大小.
(2)帶電粒子質(zhì)量應滿足的條件.
(3)打在斜邊上Q點的帶電粒子在磁場中運動的時間.
(1) (2)   (3)

試題分析:(1)設(shè)速度為,在速度選擇器中,有:   ① 。3分)
帶電粒子進入有界磁場的速度為   ②(2分)
(2)設(shè)帶電粒子質(zhì)量為,在有界磁場中做圓周運動半徑為,
根據(jù)牛頓第二定律有;  、邸。3分)
要使帶電粒子從斜邊射出,必有 ④。2分)
由②③④得:   、荨   (2分)
(3)根據(jù)幾何關(guān)系可得,帶電粒子在磁場中運動的半徑為 ⑥ 。2分)
帶電粒子在磁場中運動的周期:     ⑦  (2分)
帶電粒子在磁場中運動的時間為周期:、唷 。2分)
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如圖,從陰極K發(fā)射的熱電子,重力和初速度均不計,通過加速電場后,沿圖示虛線垂直射入勻強磁場區(qū),磁場區(qū)域足夠長,寬度為L=2.5cm。已知加速電壓為U=182V,磁感應強度B=9.1×10-4T,電子的電量,電子質(zhì)量。求:

(1)電子在磁場中的運動半徑R
(2)電子在磁場中運動的時間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動時間最長,加速電壓U應滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)如圖所示是說明示波器工作原理的示意圖,已知兩平行板間的距離為d、板長為.初速度為零的電子經(jīng)電壓為U1的電場加速后從兩平行板間的中央處垂直進入偏轉(zhuǎn)電場,設(shè)電子質(zhì)量為m、電荷量為e .求:

(1)經(jīng)電場加速后電子速度v的大。
(2)要使電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)量最大,兩平行板間的電壓U2應是多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(20分)如圖所示,水平線QC下方是水平向左的勻強電場;區(qū)域Ⅰ(梯形PQCD)內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B;區(qū)域Ⅱ(三角形APD)內(nèi)也有垂直紙面向里的勻強磁場,但是磁感應強度大小可以與區(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磁場,磁感應強度與區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁感應大小相等。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.帶正電的粒子從Q點正下方、距離Q點為L的O點以某一速度射出,在電場力作用下從QC邊中點N以速度v0垂直QC射入?yún)^(qū)域Ⅰ,接著從P點垂直AQ射入?yún)^(qū)域Ⅲ。若區(qū)域Ⅱ、Ⅲ的磁感應強度大小與區(qū)域Ⅰ的磁感應強度滿足一定的關(guān)系,此后帶電粒子又經(jīng)歷一系列運動后又會以原速率返回O點.(粒子重力忽略不計)求:

(1)該粒子的比荷;
(2)粒子從O點出發(fā)再回到O點的整個運動過程所有可能經(jīng)歷的時間.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(18分)如圖所示,真空中有以(r,0)為圓心,半徑為r的圓柱形勻強磁場區(qū)域,磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向里,在y=r的實線上方足夠大的范圍內(nèi),有方向水平向左的勻強電場,電場強度的大小為E,從O點向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子,質(zhì)子的運動軌跡均在紙面內(nèi),設(shè)質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r,已知質(zhì)子的電量為e,質(zhì)量為m,不計重力及阻力的作用,求:

(1)質(zhì)子射入磁場時的速度大小。
(2)速度方向沿x軸正方向射入磁場的質(zhì)子,到達y軸所需的時間。
(3)速度方向與x軸正方向成30°角(如圖所示)射入磁場的質(zhì)子,到達y軸的位置坐標。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,兩個界面S1和S2互相平行,間距為d,將空間分為三個區(qū)域。Ⅰ和Ⅲ兩區(qū)域內(nèi)有方向指向紙內(nèi)的勻強磁場,磁感應強度分別為B1和B2。區(qū)域Ⅱ內(nèi)是勻強電場E,方向從S1垂直指向S2。一質(zhì)量為m、電量為-q的粒子(重力不計)以平行于電場線的初速度v0,從與S1相距為d/4的O點開始運動,為使該粒子沿圖中的軌跡運動(軌跡的兩個半圓的半徑相等)。求:

(1)磁感應強度B1:B2之比應是多少?
(2)場強E應滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一塊矩形截面金屬導體abcd和電源連接,處于垂直于金屬平面的勻強磁場中,當接通電源、有電流流過金屬導體時,導體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢差,這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應。利用霍爾效應制成的元件稱為霍爾元件,它是一種重要的磁傳感器,廣泛運用于各種自動控制系統(tǒng)中。關(guān)于這一物理現(xiàn)象下列說法中正確的是
A.導體受向左的安培力作用
B.導體內(nèi)部定向移動的自由電子受向右的洛侖茲力作用
C.在導體的ab、cd兩側(cè)存在電勢差,且ab電勢低于cd電勢
D.在導體的ab、cd兩側(cè)存在電勢差,且ab電勢高于cd電勢

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)如圖所示,兩根平行且光滑的金屬軌道固定在斜面上,斜面與水平面之間的夾角,軌道上端接一只阻值為R=0.4的電阻器,在導軌間存在垂直于導軌平面的勻強磁場,磁場的磁感應強度B=0.5 T,兩軌道之間的距離為L=40cm,且軌道足夠長,電阻不計,F(xiàn)將一質(zhì)量為m="3" g,有效電阻為r=1.0的金屬桿ab放在軌道上,且與兩軌道垂直,然后由靜止釋放,求:

(1)金屬桿ab下滑過程中可達到的最大速率;
(2)金屬桿ab達到最大速率以后,電阻器R每秒內(nèi)產(chǎn)生的電熱。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)水平放置的平行金屬板M N之間存在豎直向上的勻強電場和垂直于紙面的交變磁場(如圖a所示,垂直紙面向里為正),磁感應強度=50T,已知兩板間距離d=0.3m,電場強度E=50V/m,M板中心上有一小孔P,在P正上方h=5cm處的O點,一帶電油滴自由下落,穿過小孔后進入兩板間,若油滴在t=0時刻進入兩板間,最后恰好從N板邊緣水平飛出。已知油滴的質(zhì)量 m=10kg,電荷量q=+2×10C(不計空氣阻力。重力加速度取g=10m/s2,取π=3)求:


(1)油滴在P點的速度;
(2)N板的長度;
(3)交變磁場的變化周期。

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