如图所示,质量为m,电量为q的带电粒子,由静止经电压为U加速后,经过A点,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场后落到图中D点,(忽略重力和空气阻力)求:(1)带电粒

如图所示,质量为m,电量为q的带电粒子,由静止经电压为U加速后,经过A点,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场后落到图中D点,(忽略重力和空气阻力)求:(1)带电粒

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如图所示,质量为m,电量为q的带电粒子,由静止经电压为U加速后,经过A点,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场后落到图中D点,(忽略重力和空气阻力)
求:(1)带电粒子在A点垂直射入磁场区域时速度V;
(2)A、D两点间的距离L.
(3)已知磁场的宽度为d,要使粒子能从磁场的右边界飞出,加速电压U应该满足什么条件?
答案
解(1)由动能定理得:qU=
1
2
mv2
…①
解得:v=


2qU
m
…②
(2)设粒子在磁场中的半径为R,则有:qvB=m
v2
R
…③
R=
mv
qB
…④
由几何关系得:L=2R=2×
m
qB
×


2qU
m
=
2


2qmU
qB

(3)要使粒子能从磁场的右边界飞出,需:R>d ⑤
联立②④⑤解得:U>
qB2B2
2m

答:(1)带电粒子在A点垂直射入磁场区域时速度为


2qU
m

(2)A、D两点间的距离
2


2qmU
qB

(3)要使粒子能从磁场的右边界飞出,加速电压U应该满足什么条件U>
qB2B2
2m
举一反三
如图,在半径为R=
mv0
qB
的圆形区域内有水平向里的匀强磁场,磁感应强度为B.圆形区域右侧有一竖直感光板MN.带正电粒子从圆弧顶点P以速率v0平行于纸面进入磁场,已知粒子质量为m,电量为q,粒子重力不计.若粒子对准圆心射入,则下列说法中错误的是(  )
A.粒子一定沿半径方向射出
B.粒子在磁场中运动的时间为
πm
2qB
C.若粒子速率变为2v0,穿出磁场后一定垂直打到感光板MN上
D.粒子以速度v0从P点以任意方向射入磁场,离开磁场后一定垂直打在感光板MN上

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在如图所示的xoy坐标系中,仅在x轴上方有垂直于xoy平面向里、范围足够大的匀强磁场Ⅰ.质量为m,电荷量为q的负粒子在xoy平面内运动,某时刻经过y轴上y=a的P点,速度方向与y轴正方向夹角为θ=30°,经过时间t0粒子第一次经过x轴,速度方向与粒子在P点速度方向相反,不计重力.
(1)求粒子运动的速率v0和磁场Ⅰ的磁感应强度B1
(2)若粒子经过P点时,在x轴上方再叠加一个方向垂直于xoy平面的匀强磁场Ⅱ,使粒子能在磁场中做完整的圆周运动,求匀强磁场Ⅱ的磁感应强度B2的大小和方向;
(3)若粒子经过P点时,加一方向在xoy平面内的匀强电场,粒子在复合场中运动时经过了A(2x0,yA)、C(x0,yC)两点,如图所示,粒子在A点的动能是P点动能的
1
3
,在C点的动能是P点动能的
2
3
,求电场强度E的大小和方向.
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如图所示为两个横截面分别为圆和正方形,磁感应强度相同的匀强磁场,圆的直径和正方形的边长相等,两个电子分别以相同的速度同时飞人两个磁场区域,速度方向均与磁场方向垂直,进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心;进入正方形磁场的电子初速度方向垂直于边界,从中点进入.则下面判断正确的是(  )
A.两电子在两磁场中运动时,其半径一定相同
B.两电子在磁场中运动的时间有可能相同
C.进入圆形磁场区域的电子可能先飞离磁场
D.进入圆形磁场区域的电子可能后飞离磁场

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在匀强磁场中有一个静止的氡原子核(86222Rn),由于衰变它放出一个粒子,此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆,大圆与小圆的直径之比为42:1,如图所示,那么氡核的衰变方程应是下列方程中的哪一个(  )
A.
22286
Rn→
22287
Fr
+0-1
e
B.
22286
Rn→
21884
Po
+42
He
C.
22286
Rn→
22285
At+
01
e
D.
22286
Rn→
22085
At+
21
H

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如图所示,静止在匀强磁场中的,
63
Li俘获一个速度为v0=7.7×104m/s的中子而发生核反应,
63
Li+
10
n→
31
H+
42
He,若已知He的速度为v2=2.0×104m/s,其方向跟中子反应前的速度方向相同,求:
(1)
31
H的速度是多大?
(2)在图中画出粒子
31
H和
42
He的运动轨迹,并求它们的轨道半径之比.
(3)当粒子
42
He旋转了3周时,粒子
31
H旋转几周?
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