“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化为如图所示。辐射状的加速电场区域I边界为两个同心平行扇形弧面,O1为圆心,圆心角θ为120°,外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差为U0,M为外圆弧的中点。在紧靠O1右侧有一圆形匀强磁场区域Ⅱ,圆心为O2,半径为L,磁场方向垂直于纸面向外且大小为B=,在磁场区域下方相距L处有一足够长的收集板PNQ.已知MO1O2和PNQ为两条平行线,且与O2N连线垂直。假设太空中漂浮着质量为m,电量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到AB弧面上,经电场从静止开始加速,然后从O1进入磁场,并最终到达PNQ板被收集,忽略一切万有引力和粒子之间作用力,已知从M点出发的粒子恰能到达N点,求:
(1)粒子经电场加速后,进入磁场时的速度v的大小;
(2)从M点出发的粒子在磁场中运动的半径R;
(3)假设所有粒子从AB弧面同时出发,则最先到达收集板的是哪一点出发的粒子?求出该粒子从O至收集板的时间。
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“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成,其原理可简化为如图所示。辐射状的加速电场区域I边界为两个同心平行扇形弧面,O1为圆心,圆心角θ为120°,外圆弧面AB与内圆弧面CD的电势差为U0,M为外圆弧的中点。在紧靠O1右侧有一圆形匀强磁场区域Ⅱ,圆心为O2,半径为L,磁场方向垂直于纸面向外且大小为B=,在磁场区域下方相距L处有一足够长的收集板PNQ.已知MO1O2和PNQ为两条平行线,且与O2N连线垂直。假设太空中漂浮着质量为m,电量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到AB弧面上,经电场从静止开始加速,然后从O1进入磁场,并最终到达PNQ板被收集,忽略一切万有引力和粒子之间作用力,已知从M点出发的粒子恰能到达N点,求:
(1)粒子经电场加速后,进入磁场时的速度v的大小;
(2)从M点出发的粒子在磁场中运动的半径R;
(3)假设所有粒子从AB弧面同时出发,则最先到达收集板的是哪一点出发的粒子?求出该粒子从O至收集板的时间。
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太空中存在大量高能粒子流,可认为是由电量相同的正、负离子组成的等离子体,这些高能粒子可作为太空飞船的能量来源之一。如图所示,该装置左侧部分可用来收集高能粒子,由两块间距为d的平行金属板M、N组成,板间加有垂直纸面向外的匀强磁场磁感应强度大小为B,高能粒子源源不断从左侧以速度v0水平人射,最终在MN两极板间形成稳定的电势差,并给右侧平行板电容器PQ供电。粒子重力均不计,求:
(1)稳定时MN金属板间电势差大小U,并判断哪块金属板电势更高;
(2)右侧电容器靠近Q板处有一放射源S,可释放初速度为0质量为m、带电量为+q的粒子,求出该粒子从P板小孔射出时的速度大小。
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太空中存在大量高能粒子流,可认为是由电量相同的正、负离子组成的等离子体,这些高能粒子可作为太空飞船的能量来源之一。如图所示,该装置左侧部分可用来收集高能粒子,由两块间距为d的平行金属板M、N组成,板间加有垂直纸面向外的匀强磁场磁感应强度大小为B,高能粒子源源不断从左侧以速度v0水平人射,最终在MN两极板间形成稳定的电势差,并给右侧平行板电容器PQ供电。粒子重力均不计,求:
(1)稳定时MN金属板间电势差大小U,并判断哪块金属板电势更高;
(2)右侧电容器靠近Q板处有一放射源S,可释放初速度为0质量为m、带电量为+q的粒子,求出该粒子从P板小孔射出时的速度大小。
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某高中校区拟采购一批实验器材,增强学生对电偏转和磁偏转研究的动手能力,其核心结构原理可简化为如题图所示:AB、CD间的区域有竖直方向的匀强电场,在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。一带电粒子自O点以水平初速度v0正对P点进入该电场后,从M点飞离CD边界时速度为2v0,再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域,并恰能返回O点。已知OP间距离为d,粒子质量为m,电量为q,粒子自身重力忽略不计。试求:
(1)P、M两点间的距离;
(2)粒子返回O点时速度的大小;
(3)磁感强度的大小。
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加速电场和偏转磁场是质谱仪的两大重要组成部分。如图9为质谱仪的原理简图,设想有一个静止的质量为m、带电量为q的粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打至底片上的P点,设OP=x,则在图10中能正确反映x与U之间函数关系的是( )
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质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场.如图为质谱仪的原理图,设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打至底片上的P点,设OP=x,则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是
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质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场.如图为质谱仪的原理图,设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打至底片上的P点,设OP=x,则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是( )
A. B.
C. D.
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质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。如图为质谱仪的原理图,设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力),经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中,带电粒子打至底片上的P点,设OP=x,则在图中能正确反映x与U之间的函数关系的是( )
A B C D
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示波器是一种多功能电学仪器,它是由加速电场和偏转电场组成。如图所示,电子在电压为U1的电场中由静止开始加速,然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中,入射方向与极板平行,在满足电子能射出平行电场区域的条件下,下述情况一定能使电子偏转角度θ变大的是( )
A. U1变大,U2变大 B. U1变小,U2变大
C. U1变大,U2变小 D. U1变小,U2变小
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