图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN和M′N′是间距为h的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O和O′,O′N′=ON=d,P为靶点,O′P=kd(k为大于1的整数).极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U.质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速,经O′进入磁场区域.当离子打到极板上O′N′区域(含N′点)或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.
求:
(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;
(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;
(3)打到P点的能量最大的离子在磁场汇总运动的时间和在电场中运动的时间.
高三物理计算题中等难度题
(18分)下图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中和是间距为的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔和,,P为靶点,(为大于1的整数).极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为.质量为、带电量为的正离子从点由静止开始加速,经进入磁场区域.当离子打到极板上区域(含点)或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求:
(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;
(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;
(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。
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(18分)下图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中和是间距为的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔和,,P为靶点,(为大于1的整数).极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为.质量为、带电量为的正离子从点由静止开始加速,经进入磁场区域.当离子打到极板上区域(含点)或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求:
(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;
(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;
(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。
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如图为某种离子加速器的设计方案。两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,其中MN和是间距为h的两平行极板,极板间存在方向向上的匀强电场,极板上分别由正对的两个小孔O和,,P为靶点,(k为大于1的整数)。质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速,经进入磁场区域。当粒子打到极板上区域(含点)或外壳上时会被吸收,两虚线之间的区域(除极板)无电场和磁场存在,粒子可匀速穿过。忽略相对论效应和离子所受的重力。求:
(1)两极板间电压U为多大时,粒子经过电场仅加速一次后能打到P点;
(2)能使粒子打到P点,两极板间电压U所满足的条件;
(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中的运动时间
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图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN和M′N′是间距为h的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O和O′,O′N′=ON=d,P为靶点,O′P=kd(k为大于1的整数).极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U.质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速,经O′进入磁场区域.当离子打到极板上O′N′区域(含N′点)或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.
求:
(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;
(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;
(3)打到P点的能量最大的离子在磁场汇总运动的时间和在电场中运动的时间.
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如图所示,半径为r,圆心为的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,在磁场右侧有一竖直放置的平行金属板M和N,两极间距离为L,在MN板中央各有一个小孔、,、、在同一个水平直线上,与平行金属板相接的是两条竖直放置间距为L的足够长的光滑金属导轨,导体棒PQ与导轨接触良好,与阻值为R的电阻形成闭合导轨,导体棒PQ与导轨接触良好,与阻值为R的电阻形成闭合回路(导轨与导体棒的电阻不计),该回路处在磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,整个装置处在真空室中,有一束电荷量为+q、质量为m的粒子流(重力不计),以速率从圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场区域,最后从小孔射出,现释放导体棒PQ,其下滑h后开始匀速运动,此后粒子恰好不能从射出,而从圆形磁场的最高点G射出,求:
(1)圆形磁场的磁感应强度;
(2)棒下落h的整个过程中,电阻上产生的电热;
(3)粒子从E点到F点所用的时间;
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如图a所示,在真空中,半径为r的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在磁场右侧有一对平行正对金属板M和N,两板间距离为d,O1O2为两板的中心线。距平行金属板右端距离为l的位置放置竖直荧光屏其中心为O3,且O、O1、O2和O3在同一水平线上。有一粒子源发出电荷量为q、质量为m带正电的粒子束,以速率从圆心O正下方的P点沿PO方向不断地射入磁场,粒子恰好由O1处沿O1O2进入金属板,粒子在板MN间的飞行时间均为T,现在将N板接地,如图(a)所示,U0是M板的电势大小如图(b)(c)所示,不计重力影响及粒子间的相互作用。
(1)求圆形区域磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若M板上的电势如图(b)所示,t=0时M板电势为U0,求t=0时刻飞入电场的粒子最终打在荧光民间上距O3的距离;
(3)若M板上的电势如图(c)所示,粒子从O1点沿O1O2方向进入电场并射出,求它们射出电场时的速度大小及方向;
(4)若M板上的电势如图(c)所示,求荧光屏上能出现光亮区域的长度。
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如图所示,真空中半径为R的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在磁场左侧有一对平行金属板M、N两板间距离为2R,板长为L,两板的中心线与圆心O在同一水平线上。置于Q处的粒子源可以连续以速度v0沿两板的中心线发射电荷量为q,质量为m的带正电的粒子(不计粒子重力),MN两板不加电压时,粒子经磁场偏转后恰好从圆形磁场圆心正上方的P点离开,若在MN两板间加如图所示的交变电压,交变电压的周期为,t=0时刻射入的粒子恰好紧贴着N板右侧水平射出。求:
(1)匀强磁场的磁感强度B的大小;
(2)交变电压U0的值;
(3)在第一周期内,何时进入电场的粒子恰好经过磁场的圆心。
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如图所示,真空中半径为R的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在磁场左侧有一对平行金属板M、N两板间距离为2R,板长为L,两板的中心线与圆心O在同一水平线上。置于Q处的粒子源可以连续以速度v0沿两板的中心线发射电荷量为q,质量为m的带正电的粒子(不计粒子重力),MN两板不加电压时,粒子经磁场偏转后恰好从圆形磁场圆心正上方的P点离开,若在MN两板间加如图所示的交变电压,交变电压的周期为,t=0时刻射入的粒子恰好紧贴着N板右侧水平射出。求:
(1)匀强磁场的磁感强度B的大小;
(2)交变电压U0的值;
(3)在第一周期内,何时进入电场的粒子恰好经过磁场的圆心。
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