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文檔簡介
1、第2課時 帶電粒子在復合場中的運動(限時:60分鐘)1(19分)如圖1所示,一個內壁光滑絕緣的環形細圓筒軌道豎直放置,環的半徑為R,圓心O與A端在同一豎直線上,在OA連線的右側,有一豎直向上的電場強度E的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場現有一個質量為m、電荷量為q的小球(可視為質點)從圓筒的C端由靜止釋放,進入OA連線右邊的區域后從該區域的邊界水平射出,然后,剛好從C端射入圓筒,圓筒的內徑很小,可以忽略不計則:圖1(1)小球第一次運動到A端時,對軌道的壓力為多大?(2)勻強磁場的磁感應強度為多大?2(18分)如圖2所示,xOy平面內存在著沿y軸正方向的勻強電場一個質量為m,帶電荷量為q的粒子從
2、坐標原點O以速度v0沿x軸正方向開始運動當它經過圖中虛線上的M(2a,a)點時,撤去電場,粒子繼續運動一段時間后進入一個矩形勻強磁場區域(圖中未畫出),又從虛線上的某一位置N處沿y軸負方向運動并再次經過M點已知磁場方向垂直xOy平面(紙面)向里,磁感應強度大小為B,不計粒子的重力,試求:圖2(1)電場強度的大小;(2)N點的坐標;(3)矩形磁場的最小面積3 (19分)如圖3所示,有一半徑為R11 m的圓形磁場區域,圓心為O,另有一外半徑為R2 m、內半徑為R1的同心環形磁場區域,磁感應強度大小均為B0.5 T,方向相反,均垂直于紙面,一帶正電粒子從平行極板下板P點靜止釋放,經加速后通過上板小孔
3、Q,垂直進入環形磁場區域,已知點P、Q、O在同一豎直線上,上極板與環形磁場外邊界相切,粒子比荷q/m4×107 C/kg,不計粒子的重力,且不考慮粒子的相對論效應,求:圖3(1)若加速電壓U11.25×102 V,則粒子剛進入環形磁場時的速度v0多大?(2)要使粒子不能進入中間的圓形磁場區域,加速電壓U2應滿足什么條件?(3)若改變加速電壓大小,可使粒子進入圓形磁場區域,且能水平通過圓心O,最后返回到出發點,則粒子從Q孔進入磁場到第一次經過O點所用的時間為多少?4(18分)如圖4甲所示,豎直放置的金屬板A、B中間開有小孔,小孔的連線沿水平放置的金屬板C、D的中間線,粒子源P
4、可以連續地產生質量為m、電荷量為q的帶正電粒子(初速度不計),粒子在A、B間被加速后,再進入金屬板C、D間偏轉并均能從此電場中射出,已知金屬板A、B間電壓為U0,金屬板C、D間電壓隨時間變化的圖象如圖乙所示,C、D板長度均為L,間距為L.在金屬板C、D右側有垂直紙面向里的均勻磁場分布在圖示的半環形帶中,該環帶的內、外圓心與金屬板C、D的中心O點重合,內圓半徑R1為,磁感應強度B0大小為,已知粒子在偏轉電場中運動的時間遠小于電場變化的周期(電場變化的周期T未知),粒子重力不計圖4(1)求粒子離開偏轉電場時,在垂直板間方向偏移的最大距離ymax;(2)如所有粒子均不能從環帶磁場右側穿出,求環帶磁場外圓的最小半徑R2.答案1(1)4mg(2) 2(1)(2)(2 a,a)
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