如圖所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的理想邊界,一束電子(電量為e,質(zhì)量為m,重力不計(jì))由靜止?fàn)顟B(tài)從P點(diǎn)經(jīng)過(guò)Ⅰ、Ⅱ間的電場(chǎng)加速后垂直到達(dá)邊界Ⅱ的Q點(diǎn).勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,磁場(chǎng)邊界寬度為d,電子從磁場(chǎng)邊界Ⅲ穿出時(shí)的速度方向與電子原來(lái)的入射方向夾角為30°.求:
(1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
(2)若改變PQ間的電勢(shì)差,使電子剛好不能從邊界Ⅲ射出,則此時(shí)PQ間的電勢(shì)差U是多少?
(1)由evB=
mv2
R

且T=
2πR
v

得電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期T=
2πm
eB

電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=
30°
360°
T
=
T
12

解得:t=
πm
6eB

(2)電子剛好不從邊界Ⅲ穿出時(shí)軌跡與邊界相切,運(yùn)動(dòng)半徑為R=d
由evB=
mv2
R

v=
eBd
m

PQ間電場(chǎng)力做功等于動(dòng)能的增加,由eU=
1
2
mv2

得U=
eB2d2
2m
;
答:(1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=
πm
6eB
;(2)若改變PQ間的電勢(shì)差,使電子剛好不能從邊界Ⅲ射出,則此時(shí)PQ間的電勢(shì)差U=
eB2d2
2m
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的帶電粒子,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度突然增大為2B時(shí),這個(gè)帶電粒子( 。
A.速率加倍,周期減半
B.速率不變,軌道半徑減半
C.速率不變,周期加倍
D.速率減半,軌道半徑不變

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,在矩形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=5.0×10-2T,矩形區(qū)域長(zhǎng)為
2
3
5
m,寬為0.2m,在AD邊中點(diǎn)O處有一放射源,某時(shí)刻,放射源沿紙面向磁場(chǎng)中各方向均勻地輻射出速率均為v=2×l06m/S的某種帶正電粒子,帶電粒子質(zhì)量m=1.6×10-27kg.電荷量為q=+3.2×l0-19C(不計(jì)粒子重力),求:
(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為多大?
(2)從BC邊界射出的粒子中,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為多少?
(3)若放射源向磁場(chǎng)內(nèi)共輻射出了N個(gè)粒子,求從CD邊界射出的粒子有多少個(gè)?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

在圖示區(qū)域中,x軸上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里,x軸下方有一勻強(qiáng)電場(chǎng).現(xiàn)有一質(zhì)子以速度v0由y軸上的A點(diǎn)沿y軸正方向射入磁場(chǎng),質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后從C點(diǎn)與x軸成45°角進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,經(jīng)時(shí)間t原路返回再次進(jìn)入磁場(chǎng)繼續(xù)運(yùn)動(dòng).己知質(zhì)子質(zhì)量為m,電最為q,不計(jì)重力,磁場(chǎng)區(qū)域和電場(chǎng)區(qū)域足夠大.求:
(1)C點(diǎn)的x坐標(biāo);
(2)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向;
(3)質(zhì)子第四次穿過(guò)x軸時(shí)的x坐標(biāo).

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

在平面直角坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1T,方向垂直于xOy平面向里,在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一正離子放射源,放射出的正離子的比荷都為
q
m
=1×106C/kg,且速度方向與磁場(chǎng)方向垂直.若各離子間的相互作用和離子的重力都可以忽略不計(jì).
(1)如圖甲所示,若第一象限存在直角三角形AOC的有界磁場(chǎng),∠OAC=30°,AO邊的長(zhǎng)度l=0.3m,正離子從O點(diǎn)沿x軸正方向以某一速度射入,要使離子恰好能從AC邊射出,求離子的速度大小及離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.
(2)如圖乙所示,若第一象限存在一未知位置的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),正離子放射源放射出不同速度的離子,所有正離子入射磁場(chǎng)的方向均沿x軸正方向,且最大速度vm=4.0×104m/s,為保證所有離子離開磁場(chǎng)的時(shí)候,速度方向都沿y軸正方向,試求磁場(chǎng)的最小面積,并在圖乙中畫出它的形狀.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成:粒子源N;P、Q間的加速電場(chǎng);靜電分析器,即中心線半徑為R的四分之一圓形通道,通道內(nèi)有均勻輻射電場(chǎng),方向沿徑向指向圓心O,且與圓心O等距的各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等;磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向外;膠片M.由粒子源發(fā)出的不同帶電粒子,經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入靜電分析器,某些粒子能沿中心線通過(guò)靜電分析器并經(jīng)小孔S垂直磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁場(chǎng),最終打到膠片上的某點(diǎn).粒子從粒子源發(fā)出時(shí)的初速度不同,不計(jì)粒子所受重力.下列說(shuō)法中正確的是(  )
A.從小孔S進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子速度大小一定相等
B.從小孔S進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子動(dòng)能一定相等
C.打到膠片上同一點(diǎn)的粒子速度大小一定相等
D.打到膠片上位置距離O點(diǎn)越遠(yuǎn)的粒子,比荷越大

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

回旋加速器是獲得高能帶電粒子的裝置.其核心部分是分別與高頻交流電源的兩極相連的兩個(gè)D形盒,兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場(chǎng),使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.關(guān)于回旋加速器,下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的洛倫茲力對(duì)粒子不做功,因此帶電粒子從D形盒射出時(shí)的動(dòng)能與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)
B.狹縫間的電場(chǎng)對(duì)粒子起加速作用,因此加速電壓越大,帶電粒子從D形盒射出時(shí)的動(dòng)能越大
C.用同一回旋加速器分別加速不同的帶電粒子,一般要調(diào)節(jié)交變電場(chǎng)的頻率
D.帶電粒子做一次圓周運(yùn)動(dòng),被加速兩次,因此交變電場(chǎng)的周期應(yīng)為圓周運(yùn)動(dòng)周期的二倍

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:多選題

如圖所示,A選項(xiàng)中的是回旋加速器的原理圖,B選項(xiàng)中的是研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖,C選項(xiàng)中的是歐姆表的內(nèi)部電路圖,D選項(xiàng)中的圖是動(dòng)圈式話筒的原理圖,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.
是加速帶電粒子的裝置,其加速電壓越大,帶電粒子最后獲得的速度越大
B.
電路開關(guān)斷開瞬間,燈泡A一定會(huì)突然閃亮一下
C.
在測(cè)量電阻前,需兩表筆短接,調(diào)節(jié)R1使指針指向0Ω
D.
利用了電磁感應(yīng)的原理,聲波使膜片振動(dòng),從而帶動(dòng)音圈產(chǎn)生感應(yīng)電流

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

回旋加速器是加速帶電粒子的裝置,其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒.兩金屬盒處在垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,a、b分別與高頻交流電源兩極相連接,下列說(shuō)法正確的是
A.離子從磁場(chǎng)中獲得能量
B.離子從電場(chǎng)中獲得能量
C.帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期是變化的
D.增大金屬盒的半徑可使粒子射出時(shí)的動(dòng)能增加

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同步練習(xí)冊(cè)答案