一个初速度为零的质子,经过电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度B的匀强磁场,已知质子质量m,电量q,试求:(1)质子进入磁场中的速度?(2)质子在磁场中运动
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一个初速度为零的质子,经过电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度B的匀强磁场,已知质子质量m,电量q,试求: (1)质子进入磁场中的速度? (2)质子在磁场中运动的轨道半径及周期? |
答案
(1)粒子在电场中加速,由动能定理得:qU=mv2 速度为:v=…(1) (2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,得: Bqv= 解得:R= …(2) 将(1)式代入(2)式得:R= 质子在磁场中运动的周期:T== 答:(1)质子进入磁场中的速度为v=; (2)质子在磁场中运动的轨道半径为R=,周期为v=. |
举一反三
如图,某一初速度为v0的带电粒子进入一垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场,粒子垂直进入磁场时的速度与水平方向成θ=45°角,接着垂直进入一水平宽度为L、方向竖直向上的匀强电场(E大小未知),粒子穿出电场时速度大小变为原来的倍.已知带电粒子的质量为m、电荷量为q,重力不计. (1)分析判断粒子的电性; (2)求磁场的水平宽度d; (3)求该匀强电场的电场强度E的大小.
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质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中两个虚线所示,下列表述正确的是( )A.M带正电,N带负电 | B.M的速率大于N的速率 | C.洛伦磁力对M、N做正功 | D.M的运行时间大于N的运行时间 |
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一个重力不计的带电粒子,以大小为v的速度从坐标(0,L)的a点,平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,并从x轴上b点射出磁场,射出速度方向与x轴正方向夹角为60°,如图.求: (1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径; (2)带电粒子的比荷及粒子从a点运动到b点的时间; (3)其他条件不变,要使该粒子恰从O点射出磁场,求粒子入射速度大小.
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如图所示,在直角坐标系xoy的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场:垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁场II,O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点OM=MP=L.在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场.一质量为m、带电荷量为+q的粒子从电场中坐标为(-2L,-L)的点以速度υ0沿+x方向射出,恰好经过原点O处射入区域I又从M点射出区域I(粒子的重力忽略不计). (1)求第三象限匀强电场场强E的大小; (2)求区域I内匀强磁场磁感应强度B的大小; (3)如带电粒子能再次回到原点O,问区域II内磁场的宽度至少为多少?粒子两次经过原点O的时间间隔为多少?
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如图所示,甲,乙,丙分别是磁感应强度相同的圆形、正方形、正菱形(倾斜放置的正方形)匀强磁场区域(圆形直径与正方形边长及正菱形对角线长度相同).相同带电粒子以相同速度沿垂直于磁场方向,对准中心O分别进入三个区域.则粒子分别经过三个磁场区域所用的时间由短到长顺序可能为( )A.甲、乙、丙 | B.乙、丙、甲 | C.丙、乙、甲 | D.丙、甲、乙 |
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