如图是一种回旋式加速器的简化模型图,半径为R的真空圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为B,圆心O正下方P点处有一极窄的平行金属板,两板间加有脉冲电压(大小为U)用于加速某质量为m,电荷量为q的正电荷,粒子由金属板间右侧小孔飘入(初速度视为零),经加速后,水平向左射入磁场,当粒子加速到需要的速度时,通过磁屏蔽导流管MN将粒子沿导流管轴线引出。导流管可沿PQ直线平移,其N端始终在PQ线上,PQ与水平线EF之间的夹角为θ。,不计粒子重力、粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑相对论效应。则下列说法正确的是( )
A.为使粒子在经过平行金属板间时总能被加速,板间电场方向应随时间发生周期性变化
B.粒子能获得的最大速度
C.粒子加速完后导出时导流管MN与水平线EF之间的夹角为2θ
D.该加速器加速比荷相同的带电粒子时,从开始加速直至以最大速度引出,在磁场中运动的时间一定相同
高三物理多选题困难题
如图是一种回旋式加速器的简化模型图,半径为R的真空圆形区域内存在垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为B,圆心O正下方P点处有一极窄的平行金属板,两板间加有脉冲电压(大小为U)用于加速某质量为m,电荷量为q的正电荷,粒子由金属板间右侧小孔飘入(初速度视为零),经加速后,水平向左射入磁场,当粒子加速到需要的速度时,通过磁屏蔽导流管MN将粒子沿导流管轴线引出。导流管可沿PQ直线平移,其N端始终在PQ线上,PQ与水平线EF之间的夹角为θ。,不计粒子重力、粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑相对论效应。则下列说法正确的是( )
A.为使粒子在经过平行金属板间时总能被加速,板间电场方向应随时间发生周期性变化
B.粒子能获得的最大速度
C.粒子加速完后导出时导流管MN与水平线EF之间的夹角为2θ
D.该加速器加速比荷相同的带电粒子时,从开始加速直至以最大速度引出,在磁场中运动的时间一定相同
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如图(a)所示,在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面的匀强磁场。一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处,以速度v0沿x轴负方向射入磁场,粒子恰好能从磁场边界与y轴的交点C处,沿y轴正方向飞出磁场,不计带电粒子所受重力。
(1)求粒子的荷质比。
(2)若磁场的方向和所在空间的范围不变,而磁感应强度
的大小变为B′,该粒子仍从A处以相同的速度射入
磁场,粒子飞出磁场时速度的方向相对于入射方向改
变了θ角,如图(b)所示,求磁感应强度B′的大小。
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如图所示,真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域,半径为R=0.5m,磁场垂直纸面向里.在y>R的区域存在沿-y方向的匀强电场,电场强度为E=1.0×105v/m.在M点有一正粒子以速率v=1.0×106m/s沿+x方向射入磁场,粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场,最终又从磁场离开。已知粒子的比荷为q/m=1.0×107c/kg,粒子重力不计.
(1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小;
(2)求沿+x方向射入磁场的粒子,从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程
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如图所示,真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域,半径为R=0.5m,磁场垂直纸面向里.在y>R的区域存在沿-y方向的匀强电场,电场强度为E=1.0×105v/m.在M点有一正粒子以速率v=1.0×106m/s沿+x方向射入磁场,粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场,最终又从磁场离开。已知粒子的比荷为q/m=1.0×107c/kg,粒子重力不计.
(1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小;
(2)求沿+x方向射入磁场的粒子,从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程
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如图所示,在x轴上方以原点O为圆心、半径R=1.00m的半圆形区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xOy平面向外,磁感应强度为B=0.030T,在x轴下方存在沿y轴正向的匀强磁场,电场强度为E=500V/m。从y轴上某点释放比荷的带正电的粒子,粒子的重力不计。试完成下列问题:
(1)若粒子从(0, -0.30m)位置无初速释放,求粒子进入磁场的速度大小及粒子最终离开磁场的位置。
(2) 若粒子从(0,-0.025m) 位置无初速释放,求粒子在磁场中运动的总时间。
(3) 若粒子从(0, -0.1125m)位置无初速释放,由于x轴上存在一种特殊物质,使粒子每经过一次x轴后速度大小变为穿过前的倍。求粒子在磁场中运动的总路程。
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如图所示,真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域,半径为R,磁场垂直纸面向里.在y>R的区域存在沿-y方向的匀强电场,电场强度为E在M点有一粒子源,辐射的粒子以相同的速率v,沿不同方向射入第一象限.发现沿+x方向射入磁场的粒子穿出磁场进入电场,速度减小到0后又返回磁场.已知粒子的质量为m,电荷量为+q.粒子重力不计.求:
(1)圆形磁场区域磁感应强度的大小;
(2)沿+x方向射入磁场的粒子,从进入到再次穿出所走过的路程;
(3)沿与+x方向成60°角射入的粒子,最终将从磁场边缘的N点(图中未画出)穿出,不再进入磁场,求N点的坐标和粒子从M点运动到N点的总时间.
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如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为 r 的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为 B,方向垂直于纸面向里,在 y = r 的虚线上方足够大的范围内,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为 E,现在有一质子从 O 点沿与 x 轴正方向斜向下成 30o 方向(如图中所示)射入磁场,经过一段时间后由M点(图中没有标出)穿过y轴。已知质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 r,质子的电荷量为 e,质量为 m,不计重力及其它阻力。求:
(1)质子运动的初速度大小;
(2)M点的坐标;
(3)质子由O点运动到M点所用时间。
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如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为 r 的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为 B ,方向垂直于纸面向里,在 y = r 的虚线上方足够大的范围内,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为 E ,现在有一质子从O点沿与 x 轴正方向斜向下成 30o 方向(如图中所示)射入磁场,经过一段时间后由M点(图中没有标出)穿过y轴。已知质子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为 r ,质子的电荷量为 e ,质量为 m ,不计重力 、阻力。求:
(1)质子运动的初速度大小
(2)M点的坐标
(3)质子由O点运动到M点所用时间.
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如图所示,真空中有以(r,0)为圆心,半径为 r 的圆形匀强磁场区域,磁场的磁感应强度大小为 B ,方向垂直于纸面向里,在 y = r 的虚线上方足够大的范围内,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为 E ,现在有一质子从O点沿与 x 轴正方向斜向下成 30o 方向(如图中所示)射入磁场,经过一段时间后由M点(图中没有标出)穿过y轴。已知质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为 r ,质子的电荷量为 e ,
质量为 m ,不计重力 、阻力。
求:(1)质子运动的初速度大小
(2)M点的坐标
(3)质子由O点运动到M点所用时间.
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