- 带电粒子在混合场中的运动
- 共247题
25.如图14所示,在xOy平面内,以O′(0,R)为圆心、R为半径的圆内有垂直平面向外的匀强磁场,x轴下方有垂直平面向里的匀强磁场,两区域磁感应强度大小相等.第四象限有一与x轴成45°角倾斜放置的挡板PQ,P、Q两点在坐标轴上,且O、P两点间的距离大于2R,在圆形磁场的左侧0<y<2R的区间内,均匀分布着质量为m、电荷量为+q的一簇带电粒子,当所有粒子均沿x轴正向以速度v射入圆形磁场区域时,粒子偏转后都从O点进入x轴下方磁场,结果有一半粒子能打在挡板上.不计粒子重力、不考虑粒子间相互作用力.
求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小;
(2)挡板端点P的坐标;
(3)挡板上被粒子打中的区域长度.
正确答案
见解析。
解析
(1)设一粒子自磁场边界A点进入磁场,该粒子由O点射出圆形磁场,轨迹如图甲所示,过A点做速度的垂线,长度为r,C为该轨迹圆的圆心.
连接AO′、CO,可证得ACOO′为菱形,根据图中几何关系可知:粒子在圆形磁场中的轨道半径r=R,
由qvB=
得B=
(2)有一半粒子打到挡板上需满足从O点射出的沿x轴负方向的粒子、沿y轴负方向的粒子轨迹刚好与挡板相切,如图乙所示,过圆心D作挡板的垂线交于E点,
DP=

P点的坐标为[(
(3)设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的F点,如图丙所示,OF=2R
过O点作挡板的垂线交于G点,
OG=(



EG=
挡板上被粒子打中的区域长度
知识点
26.如图甲所示,两平行金属板A、B的板长l=0.20m,板间距d=0.20m,两金属板间加如图乙所示的交变电压,并在两板间形成交变的电场,忽略其边缘效应.在金属板右侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场.其左右宽度D=0.40 m,上下范围足够大,边界MN和PQ均与金属板垂直.匀强磁场的磁感应强度



(1)t=0时刻进入的粒子,经边界MN射入磁场和射出磁场时两点间的距离是多少?
(2)当AB板间电压满足什么条件时,带电粒子可以进入磁场?在电压变化的第一个周期内有多少个带电的粒子能进入磁场?
(3)何时由O点进入的带电粒子在磁场中运动的时间最长?最长时间为多少?(π≈3)
正确答案
解析
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知识点
26.如图所示,一带电粒子先以某一速度在竖直平面内做匀速直线运动,经过一段时间后进入一磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的圆形匀强磁场区域(图中未画出该磁场区域),粒子飞出磁场后垂直电场方向进入宽为L的匀强电场,电场强度的大小为E、方向竖直向上。当粒子穿出电场时速率变为原来的
(1)粒子的电性;
(2)带电粒子在磁场中运动时的速度大小;
(3)该圆形磁场区域的最小面积。
正确答案
(1)粒子带负电。
(2)设粒子在磁场中运动的速率为

解得:
(3)如图所示,带电粒子在磁场中所受洛伦兹力提供向心力,设粒子在磁场中做圆周运动的半径为R,圆形磁场区域的最小半径为r,
则有:
解得:
由几何知识可知:
磁场区域的最小面积
解析
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知识点
26.如图所示,在第一象限有一沿






















(1)求粒子进入磁场时的
(2)粒子恰好从M点离开右侧磁场区域,求
(3)粒子由M点进入左侧磁场区域后,不再打板,而是直接垂直穿过
正确答案
解析
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知识点
26.如图所示,在





(1)粒子从O点出射时的速率
(2)这群粒子中,从O点射出至运动到
(3)这群粒子到达y轴上的区域范围。
正确答案
(1)由
(2)这些粒子中,从O沿
由
(3)这些粒子经过①区域偏转后方向都变成与

对于从

解得
则该粒子运动到
对于从

解得:
则该粒子运动到
这群粒子运动到
解析
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知识点
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