如图11所示在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆周正下方有小孔C与平行金属板M、N相通,两板间距为d,两板与电动势为E的电源连接,一带电量为-q、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C孔正下方紧靠N板的A点,经电场加速后从C孔进入磁场,并以最短的时间从C孔射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电量损失,且每次碰撞时间极短,碰后以速率返回,求:
(1)筒内磁场的磁感应强度大小;
(2)带电粒子从A点出发至第一次回到A点所经历的时间;
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如图11所示在半径为R的绝缘圆筒内有匀强磁场,方向垂直纸面向里,圆周正下方有小孔C与平行金属板M、N相通,两板间距为d,两板与电动势为E的电源连接,一带电量为-q、质量为m的带电粒子(重力忽略不计),开始时静止于C孔正下方紧靠N板的A点,经电场加速后从C孔进入磁场,并以最短的时间从C孔射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电量损失,且每次碰撞时间极短,碰后以速率返回,求:
(1)筒内磁场的磁感应强度大小;
(2)带电粒子从A点出发至第一次回到A点所经历的时间;
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如图所示,圆形匀强磁场半径R=l cm,磁感应强度B=IT,方向垂直纸面向里,其上方有一对水平放置的平行金属板M、N,间距d=1cm,N板中央开有小孔S。小孔位于圆心O的正上方,S与0的连线交磁场边界于A.两金属板通过导线与匝数为100匝的矩形线圈相连(为表示线圈的绕向,图中只画了2匝),线圈内有垂直纸面向里且均匀增加的磁场,穿过线圈的磁通量变化率为△Φ/△t=100Wb/s。位于磁场边界上某点(图中未画出)的离子源P,在纸面内向磁场区域发射速度大小均为v=5×105m/s,方向各不相同的带正电离子,离子的比荷q/m=5×107C/kg,已知从磁场边界A点射出的离子恰好沿直线AS进入M、N间的电场.(不计离子重力;离子碰到极板将被吸附)求:
(1)M、N之间场强的大小和方向;
(2)离子源P到A点的距离;
(3)沿直线AS进入M、N间电场的离子在磁场中运动的总时间(计算时取π=3).
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如图所示,平行金属板竖直放置,底端封闭,中心线上开一小孔C,两板相距为d,电压为U。平行板间存在大小为B0的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,AC是两板间的中心线。金属板下方存在有界匀强磁场区域MPNQ,其中MPQ是直角三角形,PQ边长为a;PM边长为,A、C、P、Q四点共线,M、P、N三点共线,曲线QN是以2a为半径、以AQ上某点(图中未标出)为圆心的一段圆弧,该区域内磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。若大量带电离子沿AC方向射入两金属板之间,有部分离子经P点进入下方磁场区域。不计离子重力,忽略离子间的相互作用。
(1)求由P点进入下方磁场的离子速度;
(2)若由P点进入下方磁场的正负离子都从MN边界上穿出,求这些正负离子的比荷的最小值之比;
(3)若由P点进入下方磁场的另一些正负离子的比荷都处于(2)问中两个最小值之间(比荷的最大值是(2)问中较大的最小值,比荷的最小值是(2)问中较小的最小值)。求磁场边界上有正负离子到达的区域范围。
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如图所示,真空中有一以(r,0)为圆心、半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感强度大小为B,方向垂直纸面向里.磁场的上方有两等大的平行金属板MN,两板间距离为2r.从O点向不同方向发射速率相同的质子,质子的运动轨迹均在纸面内.当质子进入两板间时两板间可立即加上如图所示的电压,且电压从t=0开始变化,电压的最大值为,已知质子的电荷量为e,质量为m,质子在磁场中的偏转半径也为r,不计重力,求:
(1)质子进入磁场时的速度大小;
(2)若质子沿x轴正方向射入磁场,到达M板所需的时间为多少?
(3)若质子沿与x轴正方向成某一角度θ的速度射入磁场时,粒子离开磁场后能够平行于金属板进入两板间,求θ的范围以及质子打到M板时距坐标原点O的距离。
【答案】(1)(2)
【解析】(1)由牛顿第二定律: …………(1分)
解得: ………………(1分)
(2)如图:质子在磁场运动周期,………………(2分)
进入MN间
在0到时间内,质子不受电场力………………(1分)
在到T时间内,质子受的电场力。 ………………(1分)
………………(1分) ………………(1分)
………………(1分) ………………(1分)
因此
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如图所示,金属板M、N板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为U0,E、F金属板水平平行放置,间距为d,板长为L,其右侧区域有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场AC边界与AB竖直边界的夹角为60°,现有一质量为m、电荷量为q的正电粒子,从极板M的中央小孔s1处由静止出发,穿过小孔s2后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从P处离开偏转电场,平行AC方向进入磁场,若P距磁场AC与AB两边界的交点A距离为a,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,试求:
(1)粒子到达小孔s2时的速度v0;
(2)EF两极板间电压U;
(3)要使粒子进入磁场区域后能从AB边射出,磁场磁感应强度的最小值。
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如图,金属板M、N板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为,E、F金属板水平平行放置,间距和板长均为d,其右侧区域有垂直纸面向里足够大的匀强磁场,磁场上AC边界与极板E在同一条直线上。现有一质量为m、电荷量为q的正电粒子,从极板M的中央小孔处由静止释放,穿过小孔后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从AD边界上的P处离开偏转电场时速度方向与水平方向夹角为37°,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,求:
(1)粒子到达小孔时的速度;
(2)P点与上极板的距离h;
(3)要使粒子进入磁场区域后不能从AC边射出,磁场磁感应强度的最小值。
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