磁聚焦被广泛的应用在电真空器件中,如图所示,在坐标xoy中存在有界的匀强聚焦磁场,方向垂直坐标平面向外,磁场边界PQ直线与x轴平行,距x轴的距离为23a3,边界

磁聚焦被广泛的应用在电真空器件中,如图所示,在坐标xoy中存在有界的匀强聚焦磁场,方向垂直坐标平面向外,磁场边界PQ直线与x轴平行,距x轴的距离为23a3,边界

题型:不详难度:来源:
磁聚焦被广泛的应用在电真空器件中,如图所示,在坐标xoy中存在有界的匀强聚焦磁场,方向垂直坐标平面向外,磁场边界PQ直线与x轴平行,距x轴的距离为
2


3
a
3
,边界POQ的曲线方程为y=
x(a-x)


a2
3
-x2
.且方程对称y轴,在坐标x轴上A处有一粒子源,向着不同方向射出大量质量均为m、电量均为q的带正电粒子,所有粒子的初速度大小相同均为v,粒子通过有界的匀强磁场后都会聚焦在x轴上的F点.已知A点坐标为(-a,0),F点坐标为(a,0).不计粒子所受重力和相互作用求:
(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)粒子射入磁场时的速度方向与x轴的夹角为多大时,粒子在磁场中运动时间最长,最长对间为多少?
答案
(1)设磁场的磁感应强度为B,粒子在磁场中做圆周运动的半径为r,圆心为C,从D处射出磁场,其坐标为(x,y),因Rt△CED相似于Rt△DGF
可得
y
x
=
a-x


r2-x2

且POQ的曲线方程为y=
x(a-x)


a2
3
-x2


解得:r=


3
3
a

r=
mv
qB

解得:B=


3
mv
aq

(2)设粒子射入磁场时的速度方向与x轴夹角为θ时,粒子在磁场中运动的轨迹与PQ相切,则运动的时间最长,最长时间为t,由几何知识得
2


3
a
3
=r+y-rcosθ
x=rsinθ
解得:sinθ=


3
2
θ=60°=
π
3

t=
αm
qB

解得:t=
2θm
qB
=
2


3
πa
9v

答:(1)匀强磁场的磁感应强度为


3
mv
qa

(2)粒子射入磁场时的速度方向与x轴的夹角为
π
3
时,粒子在磁场中运动时间最长,最长对间为
2


3
πa
9v
举一反三
如图所示,一个质量为m、电荷量为+q的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中.金属板长L,两板间距d.求:
(1)微粒进入偏转电场时的速度v0是多大?
(2)若微粒射出偏转电场时的偏转角为θ,并接着进入一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区.则两金属板间的电压U2是多大?
(3)若该匀强磁场的宽度为D,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度至少多大?
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电子质量为m、电量为e,从坐标原点O处沿xOy平面射入第一象限(包括x轴、y轴),射入时速度方向不同,速度大小均为v0,如图所示.现在某一区域加方向向外且垂直于xOy平面的匀强磁场,并保证粒子均从O点进入磁场,磁感应强度为B,若这些电子穿过磁场后都能垂直射到荧光屏MN上,荧光屏与y轴平行,求:
(1)荧光屏上光斑的长度;
(2)所加磁场范围的最小面积.
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,在两平行直线MN、M′N′间有匀强磁场,两电子都从MN上A点沿MN方向射入磁场,速率分别为v1和v2,射出磁场时,v1与M′N′垂直,v2与M′N′夹角为60°.求:
(1)v1:v2
(2)它们在磁场中运行的时间分别为t1和t2,求t1:t2
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平面直角坐标系xOy中,第1象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点与y轴正方向成600角射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R;
(2)粒子从M点运动到P点的总时间t;
(3)匀强电场的场强大小E.
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地磁场对地球有保护作用,一束带负电的宇宙射线,垂直地球赤道由上而下运动,关于宇宙射线的旋转方向的下列说法正确的是(  )
A.向东B.向西C.向南D.向北
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