(22分)在一個放射源水平放射出、三種射線,垂直射入如圖所示磁場。區(qū)域Ⅰ和Ⅱ的寬度均為d,各自存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,兩區(qū)域的磁感強(qiáng)度大小B相等,方向相反(粒子運動不考慮相對論效應(yīng))。

(1)若要篩選出速率大于v1粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ,要求磁場寬度d與B和v1的關(guān)系。
(2)若B=0.0034T,V1=0.1c(c是光速度),則可得d; 粒子的速率為0.001c,計算射線離開區(qū)域Ⅰ時的距離;并給出去除射線的方法。
(3)當(dāng)d滿足第(1)小題所給關(guān)系時,請給出速率在;區(qū)間的粒子離開區(qū)域Ⅱ時的位置和方向。
(4)請設(shè)計一種方案,能使離開區(qū)域Ⅱ的粒子束在右側(cè)聚焦且水平出射。
已知:電子質(zhì)量,粒子質(zhì)量,電子電荷量,時)
(1)
(2),,可用薄紙擋去a粒子,須用厚鉛板擋掉γ射線。
(3)速率在區(qū)間射出的β粒子速寬為,方向水平向右。
(4)由對稱性可以設(shè)計出如圖所示的磁場區(qū)域,最后形成聚焦,且方向水平向右。

(1)根據(jù)帶電粒子在磁場中受洛倫磁力作用后作圓周運動的規(guī)律
                                        ①
由臨界條件d、B和的關(guān)系為
                                            ②
(2)由①式可得a粒子的回旋半徑

由②式得

豎直方向的距離為

可見通過區(qū)域Ⅰ的磁場難以將a粒子與γ射線分離?捎帽〖垞跞粒子,須用厚鉛板擋掉γ射線。
(3)在上述磁場條件下,要求速率在區(qū)間的β粒子離開Ⅱ時的位置和方向。先求出速度為的β粒子所對應(yīng)的圓周運動半徑

該β粒子從區(qū)域Ⅰ磁場射出時,垂直方向偏離的距離為

同理可得從區(qū)域Ⅱ射出時,垂直方向偏離的距離為

同理可得,與速度為對應(yīng)的β粒子垂直方向偏離的距離為

速率在區(qū)間射出的β粒子速寬為,方向水平向右。
(4)由對稱性可以設(shè)計出如圖所示的磁場區(qū)域,最后形成聚焦,且方向水平向右。
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:計算題

如圖所示,兩個同心圓是磁場的理想邊界,內(nèi)圓半徑為R,外圓半徑為R,磁場方向垂直于紙面向里,內(nèi)外圓之間環(huán)形區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,內(nèi)圓的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B/3。t=0時一個質(zhì)量為m,帶-q電量的離子(不計重力),從內(nèi)圓上的A點沿半徑方向飛進(jìn)環(huán)形磁場,剛好沒有飛出磁場。

(1)求離子速度大小
(2)離子自A點射出后在兩個磁場不斷地飛進(jìn)飛出,從t=0開始經(jīng)多長時間第一次回到A點?
(3)從t=0開始到離子第二次回到A點,離子在內(nèi)圓磁場中運動的時間共為多少?
(4)畫出從t=0到第二次回到A點離子運動的軌跡。(小圓上的黑點為圓周的等分點,供畫圖時參考)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

質(zhì)子()和粒子()以相同速度垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場做圓周運動,則這兩粒子所受的洛倫茲力之比為____________,軌道半徑之比為____________。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)一個質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子從x軸上的Pa,0)點以速度v,沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場中,并恰好垂直于y軸射出第一象限。求:

(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和射出點的坐標(biāo)。
(2)帶電粒子在磁場中的運動時間是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,S為一個電子源,它可以在紙面的360°范圍內(nèi)發(fā)射速率相同的質(zhì)量為m,電量為e的電子,MN是一塊足夠大的擋板,與S的距離OS=L,擋板在靠近電子源一側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,問:

(1)若使電子源發(fā)射的電子有可能到達(dá)擋板,則發(fā)射速度最小為多大?
(2)如果電子源S發(fā)射電子的速度為(1)中的2倍,則擋板上被電子擊中的區(qū)域范圍有多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,把一裝有Na2SO4導(dǎo)電溶液的圓形玻璃器皿放入磁場中,玻璃器皿的中心放一個圓柱形電極,沿器皿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極,把兩電極分別與電池的正、負(fù)極相連,對于導(dǎo)電溶液中正、負(fù)離子的運動,下列說法中正確的是    (   )
A.正離子沿圓形玻璃器皿的半徑向邊緣內(nèi)壁移動
B.負(fù)離子做順時針方向的螺旋形運動
C.正、負(fù)離子均做順時針方向的螺旋形運動
D.正、負(fù)離子均做逆時針方向的螺旋形運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

關(guān)于安培力和洛倫茲力的異同,下列說法中正確的是(    )
A.兩種力本質(zhì)上都是磁場對運動電荷的作用
B.洛倫茲力與帶電粒子的運動方向有關(guān),安培力與自由電荷定向移動的方向有關(guān)
C.兩種力的方向均可用右手定則判斷
D.安培力、洛倫茲力都一定不做功

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

兩條光滑的水平金屬導(dǎo)軌彼此平行,置于桌邊,金屬棒ab架在兩導(dǎo)軌端點上并與導(dǎo)軌垂直,導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場,導(dǎo)軌另一端與電池、電容器連成電路,如圖15-2-11所示.已知金屬棒的質(zhì)量m=5×10-3kg,兩導(dǎo)軌間距L="1.0" m,電池電動勢E="16" V,電容器的電容量C="200" μF,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B="0.5" T,金屬棒在通電后受安培力作用而平拋出去,下落高度h="0.8" m,拋出落地水平位移S="0.064" m.試求開關(guān)K先接1,再接2,金屬棒被拋出后電容器上電壓的數(shù)值.

圖15-2-11

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

質(zhì)子和a粒子由靜止開始,經(jīng)同一電場加速后,沿垂直于磁場的方向射入同一勻強(qiáng)磁場中,則質(zhì)子和a粒子在磁場中運動的各量之間的關(guān)系,正確的是:(     )
A.速率之比為:1B.周期之比為1:2
C.半徑之比為:1D.向心力之比為:1

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