(16分)用磁聚焦法测比荷的装置如图所示.在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A.在A、K之间加上电压U后,不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A,并从
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(16分)用磁聚焦法测比荷的装置如图所示.在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A.在A、K之间加上电压U后,不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A,并从
题型:不详
难度:
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(16分)用磁聚焦法测比荷的装置如图所示.在真空玻璃管中装有热阴极K和带有小孔的阳极A.在A、K之间加上电压U后,不断地有电子从阴极K由静止加速到达阳极A,并从小孔射出.接着电子进入平行板电容器C,电容器两极板间加有不大的交变电场,使不同时刻通过的电子发生不同程度的偏转;电容器C和荧光屏S之间加一水平向右的均匀磁场,电容器和荧光屏间的距离为L,电子经过磁场后打在荧光屏上,将磁场的磁感应强度从零开始缓慢增大到为B时,荧光屏上的光点的锐度最大(这时荧光屏S上的亮斑最小).
(1)若平行板电容器C的板长为
,求电子经过电容器和磁场区域的时间之比;
(2)用U、B、L表示出电子的比荷;
(3)在磁场区域再加一匀强电场,其电场强度的大小为
,方向与磁场方向相反,若保持U、L和磁场方向不变,调节磁场的磁感应强度大小,仍使电子在荧光屏上聚焦,则磁感应强度大小满足的条件是什么?
答案
(1)
(2)
(3)
(n=1、2、3……)
解析
(1)因为电子在电场和磁场中沿水平方向做匀速直线运动,所以时间之比为
(3分)
(2)
(2分)
电子在磁场中运动的轨迹为螺旋线,水平速度均相同,圆周运动的周期也相同,要使得锐度最大则应满足:
(2分)
联立解得
(2分)
(3)在K、A间,
(1分)
设打在S上的水平方向速度为
,
(2分)
设电子在复合场中的时间为
,电子在复合场中沿水平方向做匀加速运动,
(1分)
要使得锐度最大则应满足:
(n=1、2、3……) (1分)
解得:
(n=1、2、3……) (2分)
举一反三
(20分)如题图所示,在半径为
a
的圆柱空间中(图中圆为其横截面)充满磁感应强度大小为
B
的均匀磁场,其方向平行于轴线远离读者.在圆柱空间中垂直轴线平面内固定放置一绝缘材料制成的边长为
L
=1.6
a
的刚性等边三角形框架ΔDEF,其中心O位于圆柱的轴线上.DE边上S点(
)处有一发射带电粒子的源,发射粒子的方向皆在图题图中截面内且垂直于DE边向下。发射粒子的电量皆为
q
(>0),质量皆为
m
,但速度
v
有各种不同的数值。若这些粒子与三角形框架的碰撞无能量损失,电量也无变化,且每一次碰撞时速度方向均垂直于被碰的边。试问:
(1)带电粒子经多长时间第一次与DE边相碰?
(2)带电粒子速度
v
的大小取哪些数值时可使S点发出的粒子最终又回到S点?
(3)这些粒子中,回到S点所用的最短时间是多少?
题型:不详
难度:
|
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(16分)如图所示,
NM
的上侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度的大小为B。一带负电的粒子(不计重力)从P处以垂直于MN的初速度
射入磁场区域,最后通过
点。已知此粒子的比荷
,求:
(1)
P
间的距离L?
(2)粒子从
P
运动到
需要多长的时间?
题型:不详
难度:
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如右图所示,有界匀强磁场边界线SP//MN,速率不同的同种带电粒子(重力不计)从S 点沿SP方向同时射入磁场。其中穿过a点的粒子速度v
1
与MN垂直,穿过b点的粒子速度v
2
与MN成60°角,设两粒子从S到a、b所需时间分别为t
1
和t
2
。
(1)在图上画出两粒子的运动轨迹;
(2)求v
1
:v
2
;
(3)求t
1
:t
2
。
题型:不详
难度:
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如图所示,正方形容器处在匀强磁场中,一束电子从a孔垂直进入磁场射入容器中,其中一部分从c孔射出,一部分从d孔射出,则下列说法正确的是 ( )
A.从两孔射出的电子速率之比为
B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比为
C.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比
D.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比
题型:不详
难度:
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(9分)如图所示的坐标平面内,在
y
轴的左侧存在垂直纸面向外、磁感应强度大小
B
1
=0.20T的匀强磁场,在
y
轴的右侧存在垂直纸面向里、宽度
d
=0.125m的匀强磁场
B
2
.某时刻一质量
m
=2.0×10
-8
kg、电量
q
=+4.0×10
-4
C的带电微粒(重力可忽略不计),从
x
轴上坐标为(-0.25m,0)的
P
点以速度
v
=2.0×10
3
m/s沿
y
轴正方向运动.试求:
(1)微粒在
y
轴的左侧磁场中运动的轨道半径;
(2)微粒第一次经过
y
轴时速度方向与
y
轴正方向的夹角;
(3)要使微粒不能从右侧磁场边界飞出,
B
2
应满足的条件
题型:不详
难度:
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