如图所示,在x<0与x >0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1>B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度

如图所示,在x<0与x >0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1>B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度

题型:不详难度:来源:
如图所示,在x<0与x >0的区域中,存在磁感应强度大小分别为B1B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1B2。一个带负电荷的粒子从坐标原点O以速度V沿x轴负方向射出,要使该粒子经过一段时间后又经过O点,B1B2的比值应满足什么条件?

 
 
 
 
答案
                                     =1,2,
解析
粒子在整个过程中的速度大小恒为,交替地在平面内磁场区域中做匀速圆周运动,轨道都是半个圆周.设粒子的质量和电荷量的大小分别为,圆周运动的半径分别为,有
得分得分   ①            ②
现分析粒子运动的轨迹.如图所示,在平面内,粒子先沿半径为的半圆运动至轴上离点距离为点,接着沿半径为的半圆运动至点,的距离 ③
此后,粒子每经历一次“回旋”(即从轴出发沿半径为的半圆和半径为的半圆回到原点下方的轴),粒子的坐标就减小.设粒子经过次回旋后与轴交于点,若满足  ④则粒子再经过半圆就能经过原点,式中=1,2,3,……为回旋次数.由③④式解得
                 =1,2,3,……      ⑤
联立①②⑤式可得应满足的条件:               =1,2,

举一反三
(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?
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(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=1.6a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?
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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?
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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v1与MN垂直,穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角,设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2
(1)在图上画出两粒子的运动轨迹;
(2)求v1:v2
(3)求t1:t2
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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

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