利用電場(chǎng)與磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng),在現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用.如圖所示,一粒子源不斷釋放質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子,其初速度為v0,經(jīng)過(guò)可調(diào)的加速電壓U(0≤U≤3mv202q)加速后,以一定速度垂直平面MNN1M1射入棱長(zhǎng)為2L的正方體區(qū)域MNPQ-M1N1P1Q1.可調(diào)整粒子源及加速電場(chǎng)位置,使帶電粒子在長(zhǎng)方形MHIJ區(qū)域(MH=3L2,MJ=L)內(nèi)入射,不計(jì)粒子重力及其相互作用。(說(shuō)明:本題中為了計(jì)算方便,取cos36°=0.8,sin36°=0.6)
(1)若僅在正方體區(qū)域中加上沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),要讓所有粒子都到達(dá)平面NPP1N1,求所加勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的最小值E0;
(2)若僅在正方體區(qū)域中加上沿x軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),要讓所有粒子都到達(dá)平面M1N1P1Q1(含邊界),求所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小滿(mǎn)足的條件;
(3)同時(shí)加上沿x軸正方向的電場(chǎng)和磁場(chǎng),且加速電壓為零時(shí),從M點(diǎn)射入的粒子恰好打在底面M1N1P1Q1的中心,求所加的B、E的大??;
(4)同時(shí)加上沿x軸正方向的電場(chǎng)和磁場(chǎng),且電場(chǎng)強(qiáng)度為E1=4mv20π2qL,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=mv0qL,畫(huà)出在平面NPP1N1上有粒子打到的區(qū)域的邊界,并求出面積。
U
(
0
≤
U
≤
3
m
v
2
0
2
q
)
3
L
2
E
1
=
4
m
v
2
0
π
2
q
L
B
1
=
m
v
0
q
L
【考點(diǎn)】帶電粒子在直線(xiàn)邊界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問(wèn)題;牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問(wèn)題.
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/12/30 1:30:2組卷:105引用:2難度:0.5
相似題
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1.如圖所示,水平虛線(xiàn)邊界的上方和正方形abcd區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),O點(diǎn)在虛線(xiàn)上,正方形abcd的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),ad與水平虛線(xiàn)邊界重合,Oa間的距離為
L。一束質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子從O點(diǎn)豎直向上垂直射入磁場(chǎng),這些粒子具有不同的速率。在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為3的粒子從N點(diǎn)(未標(biāo)出)飛出磁場(chǎng)?,F(xiàn)將入射位置從O點(diǎn)向右緩慢移動(dòng),在移動(dòng)到M點(diǎn)之前(M點(diǎn)未標(biāo)出),仍會(huì)有粒子從N點(diǎn)飛出正方形磁場(chǎng)區(qū)域。下列說(shuō)法正確的是(不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用,不考慮粒子再次進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情形)( )4πm3qB發(fā)布:2024/12/18 23:0:1組卷:58引用:2難度:0.7 -
2.如圖所示,在一平面正方形MNPQ區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從Q點(diǎn)沿著與邊QP夾角為30°的方向垂直進(jìn)入磁場(chǎng),從QP邊界射出.已知QP邊長(zhǎng)為a,不計(jì)粒子的重力,下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/29 17:0:1組卷:243引用:9難度:0.7 -
3.如圖所示,在xOy平面的第I象限內(nèi)y軸和虛線(xiàn)之間存在范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,虛線(xiàn)與x軸正方向的夾角θ=60°,在M(0,l)處有一個(gè)粒子源,可沿平面內(nèi)各個(gè)方向射出質(zhì)量為m,電量為q的帶正電的粒子,粒子速率均為
,不計(jì)粒子間的相互作用力與重力,則能從x軸正半軸射出的粒子( ?。?/h2>v0=3qBl6m發(fā)布:2024/12/18 19:30:1組卷:207引用:3難度:0.5
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