由于科学研究的需要,常常将质子(11H)和α粒子(42He)等带电粒子贮存在圆环状空腔中,圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.如果质子

由于科学研究的需要,常常将质子(11H)和α粒子(42He)等带电粒子贮存在圆环状空腔中,圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.如果质子

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由于科学研究的需要,常常将质子(
11
H)和α粒子(
42
He)等带电粒子贮存在圆环状空腔中,圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.如果质子和α粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同(如图中虚线所示),磁场也相同,比较质子和α粒子在圆环状空腔中运动的动能EkH和E及周期TH和Tα的大小,有(  )
A.EkH≠E,TH≠TαB.EkH=E,TH=Tα
C.EkH≠E,TH=TαD.EkH=E,TH≠Tα

答案
粒子在空腔中做匀速圆周运动,有:R=
mv
Bq
,Ek=
1
2
mv2
得:R=


2mEk
Bq

因RH=Rα,mα=4mH,qα=2qH
得:EkH=E
由T=
2πm
Bq
得:TH=
1
2
Tα.故D正确.
故选:D
举一反三
在匀强磁场中置一均匀金属薄片,有一个带电粒子在该磁场中按如图所示轨迹运动.由于粒子穿过金属片时有动能损失,在MN上、下方的轨道半径之比为10:9,不计粒子的重力及空气的阻力,下列判断中正确的是(  )
A.粒子带正电
B.粒子沿abcde方向运动
C.粒子通过上方圆弧比通过下方圆弧时间长
D.粒子恰能穿过金属片10次

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如图所示,一电子以与磁场方向垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域,从N处离开磁场,若电子质量为m,带电荷量为e,磁感应强度为B,则(  )
A.电子在磁场中运动的时间t=
d
v
B.电子在磁场中运动的时间t=
h
v
C.洛伦兹力对电子做的功为Bevh
D.电子在N处的速度大小也是v

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如图所示,两块平行板电极的长度为L,两板间距离远小于L,可忽略不计.两板的正中央各有一个小孔M、N,两孔连线与板垂直.现将两极板分别接在可调直流电压U的两端,极板处在一有界匀强磁场(板内无磁场),磁感应强度为B,磁场的两条边界CD、DE的夹角θ=60°.极板延长线与边界DE交于Q点,极板最右端P与Q间距离为2.5L.现将比荷均为
q
m
的各种粒子分别从M孔射入电场,不考虑粒子的重力.
(1)若U=U0时,要使带负电的粒子能够从N孔射出,则射入时的初速度v0至少为多少?
(2)将带正电的粒子从M无初速释放,
①若粒子恰好打到下极板右端,求所加直流电压的值U1
②若U=
2qB2L2
9m
,则该粒子经过多少次电场的加速后可以离开磁场区域?
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如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里.一带负电的粒子(不计重力)从A点沿y轴正方向以v0速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,最后从P点射出.
(1)求电场强度的大小和方向;
(2)若仅撤去电场,带电粒子仍从A点以相同的速度射入,恰从圆形区域的边界M点射出.已知OM与x轴的夹角为θ=30°,求粒子比荷
q
m

(3)若仅撤去磁场,带电粒子仍从A点射入,恰从圆形区域的边界N点射出(M和N是关于y轴的对称点),求粒子运动初速度的大小.
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[选做题]如图所示,质量为为m、电量为q的带电粒子,经电压为U加速,又经磁感应强度为B的匀强磁场后落到图中D点,求:
(1)带电粒子在A点垂直射入磁场区域时的速率v;
(2)A、D两点间的距离l.(g=10m/s2
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