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试题详情

如图所示，有一轴线水平且垂直纸面的固定绝缘弹性圆筒，圆筒壁光滑，筒内有沿轴线向里的匀强磁场B，O是筒的圆心，圆筒的内半径r=0.40m．在圆筒底部有一小孔a（只能容一个粒子通过）．圆筒下方一个带正电的粒子经电场加速后（加速电场未画出），以v=2×10⁴m/s的速度从a孔垂直磁场B并正对着圆心O进入筒中，该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒．已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失，不计粒子的重力和空气阻力，粒子的荷质比q/m=5×10⁷（C/kg），求磁感应强度B多大（结果允许含有三角函数式）？

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如图所示，有一轴线水平且垂直纸面的固定绝缘弹性圆筒，圆筒壁光滑，筒内有沿轴线向里的匀强磁场B，O是筒的圆心，圆筒的内半径r=0.40m．在圆筒底部有一小孔a（只能容一个粒子通过）．圆筒下方一个带正电的粒子经电场加速后（加速电场未画出），以v=2×10⁴m/s的速度从a孔垂直磁场B并正对着圆心O进入筒中，该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒．已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失，不计粒子的重力和空气阻力，粒子的荷质比q/m=5×10⁷（C/kg），求磁感应强度B多大（结果允许含有三角函数式）？

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如图，平行板电容器的Ⅳ板开有一小孔，与固定圆筒的小孔a正对，O是圆筒的圆心，圆筒的内径为r，筒内有垂直纸面的匀强磁场，筒壁光滑．电容器内紧靠极板肘有一个带电粒子（初速度为零），经电压U加速后从a孔垂直磁场并正对着圆心O进入筒中，该带电粒子与圆筒壁碰撞三次后恰好又从小孔a射出．带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电荷量和动能都不损失，粒子的比荷为q/m=k不计粒子的重力和空气阻力．求
(1)带电粒子进入磁场的速度大小？
(2)筒内磁感应强度B的大小？（结论均用r、E，和k表示）

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如图所示，绝缘圆筒内有垂直纸面向里的匀强磁场，两带异种电荷的带电微粒分别从小孔P以等大速率射向圆心0，微粒与筒壁的碰撞是弹性碰撞，最终两微粒都从小孔P射出磁场，正、负电荷与筒壁分别碰撞了3次和2次（不考虑微粒的重力）。则正、负微粒（　　）
A. 与筒壁的碰撞都是垂直碰撞
B. 在磁场中运动轨迹的半径之比是：1
C. 在磁场中运动时间之比是2：
D. 比荷之比为：2

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如图所示，绝缘圆筒内有垂直纸面向里的匀强磁场，两带异种电荷的带电微粒分别从小孔P以等大速率射向圆心0，微粒与筒壁的碰撞是弹性碰撞，最终两微粒都从小孔P射出磁场，正、负电荷与筒壁分别碰撞了3次和2次（不考虑微粒的重力）。则正、负微粒（　　）
A. 与筒壁的碰撞都是垂直碰撞
B. 在磁场中运动轨迹的半径之比是：1
C. 在磁场中运动时间之比是2：
D. 比荷之比为：2

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如图所示，两个共轴金属圆筒轴线O与纸面垂直，内筒筒壁为网状（带电粒子可无阻挡地穿过网格），半径为R．内圆筒包围的空间存在一沿圆筒轴线方向指向纸内的匀强磁场，磁场的磁感应强度的大小为B．当两圆筒之间加上一定电压后，在两圆筒间的空间可形成沿半径方向这指向轴线的电场．一束质量为m、电量为q的带正电的粒子自内圆筒壁上的A点沿内圆筒半径射入磁场，经磁场偏转进入电场后所有粒子都刚好不与外筒相碰．试问：
（1）要使粒子在最短时间内再次到达A点，粒子的速度应是多少？再次到达A点在磁场中运动的最短时间是多长？
（2）要使粒子在磁场中围绕圆筒的轴线O运动一周时恰能返回A点，则内、外筒之间的电压需满足什么条件？

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在光滑绝缘的水平桌面上，有两个质量均为m，电量为+q的完全相同的带电粒子P₁和P₂，在小孔A处以初速度为零先后释放．在平行板间距为d的匀强电场中加速后，P₁从C处对着圆心进入半径为R的固定圆筒中（筒壁上的小孔C只能容一个粒子通过），圆筒内有垂直水平面向上的磁感应强度为B的匀强磁场．P₁每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移，P₁进入磁场第一次与筒壁碰撞点为D，∠COD=θ，如图所示．延后释放的P₂，将第一次欲逃逸出圆筒的P₁正碰圆筒内，此次碰撞刚结束，立即改变平行板间的电压，并利用P₂与P₁之后的碰撞，将P₁限制在圆筒内运动．碰撞过程均无机械能损失．设，求：在P₂和P₁相邻两次碰撞时间间隔内，粒子P₁与筒壁的可能碰撞次数．
附：部分三角函数值

φ

tanφ 3.08 1.73 1.00 0.73 0.58 0.48 0.41 0.36 0.32

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如图所示，半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，匀强磁场的磁感应强度为B，圆筒形场区的边界由弹性材料构成。一个质量为m．电荷量为q的正离子(不计重力)以某一速度从筒壁上的小孔M进入筒中，速度方向与半径成θ=30°夹角，并垂直于磁场方向。离子和筒壁的碰撞无能量和电荷量的损失．若选择合适的进入速度，离子可以从M孔射出。问：
(1)离子的速度多大时，离子可以在最短的时间内返回M孔最短的时间是多少?
(2)如果离子与筒壁发生两次碰撞后从M孔射出，离子的速率是多大?从进入圆筒到返回M孔经历的时间是多少?

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如图所示，一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m，带电荷量为q的正粒子（不计重力）以速度为v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内，设粒子和筒壁的碰撞无电荷量和能量的损失，那么要使粒子与筒壁连续碰撞，绕筒壁一周后恰好又从A孔射出。问：
(1)磁感应强度B的大小必须满足什么条件？
(2)粒子在筒中运动的时间为多少？

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如图a所示，平行金属板A、B间的电压UAB＝200V，B板有一小孔O，靠近B板有一固定的绝缘圆筒，其横截面半径R＝m，在圆筒轴线上，筒壁有小孔H，HO共线且连线与圆筒轴线、B板均垂直，交A板于P点．现有一比荷＝100C／kg的带正电粒子，从A板上的P点附近由静止释放，在电场力作用下沿O方向射入圆筒．从粒子进入圆筒开始（计时零点），在圆筒内加入方向与轴线平行的交变磁场，磁感应强度随时间变化如图b（垂直纸面向里为磁场正方向），粒子在磁场力作用下发生偏转并与筒壁碰撞．（粒子与筒壁碰撞前后动能和电量均不变，且不计重力，忽略碰撞所用时间及磁场变化产生的感应影响．）问：
（1）粒子第一次到达O点时的速率为多大?
（2）如果图b中的t1时刻就是粒子进入圆筒后第一次碰撞到圆筒的时刻，t1的值是多少?
（3）如果图b中的t1和t1＋t2时刻分别是粒子进入圆筒后第一次和第二次碰撞到圆筒的时刻，要使粒子能做周期性的往返运动，则金属板A和B间的距离d至少为多大?

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如图a所示，平行金属板A、B间的电压U_AB=200V，B板有一小孔O，靠近B板有一固定的绝缘圆筒，其横截面半径R=m，O′在圆筒轴线上，筒壁有小孔H，O′HO共线且连线与圆筒轴线、B板均垂直，交A板于P点．现有一比荷=100C/kg的带正电粒子，从A板上的P点附近由静止释放，在电场力作用下沿OO′方向射入圆筒．从粒子进入圆筒开始（计时零点），在圆筒内加入方向与轴线平行的交变磁场，磁感应强度随时间变化如图b（垂直纸面向里为磁场正方向），粒子在磁场力作用下发生偏转并与筒壁碰撞．（粒子与筒壁碰撞前后动能和电量均不变，且不计重力，忽略碰撞所用时间及磁场变化产生的感应影响．）问：
（1）粒子第一次到达O点时的速率为多大？
（2）如果图b中的t₁时刻就是粒子进入圆筒后第一次碰撞到圆筒的时刻，t₁的值是多少？
（3）如果图b中的t₁和t₁+t₂时刻分别是粒子进入圆筒后第一次和第二次碰撞到圆筒的时刻，要使粒子能做周期性的往返运动，则金属板A和B间的距离d至少为多大？
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