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(09·福建·22) 图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直...

(09·福建·22) 图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.0×10-3T,在X轴上距坐标原点L=0.50m的P处为离子的入射口,在Y上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L=0.50m的M处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m,电量为q,不记其重力。

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(1)求上述粒子的比荷6ec8aac122bd4f6e

(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小和方向,并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场;

(3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图中画出该矩形。

 

(1)=4.9×C/kg(或5.0×C/kg);(2) ; (3) 【解析】:第(1)问本题考查带电粒子在磁场中的运动。第(2)问涉及到复合场(速度选择器模型)第(3)问是带电粒子在有界磁场(矩形区域)中的运动。 设粒子在磁场中的运动半径为r。如图甲,依题意M、P连线即为该粒子在磁场中作匀速圆周运动的直径,由几何关系得         ① 由洛伦兹力提供粒子在磁场中作匀速圆周运动的向心力,可得         ② 联立①②并代入数据得 =4.9×C/kg(或5.0×C/kg)   ③ (2)设所加电场的场强大小为E。如图乙,当粒子子经过Q点时,速度沿y轴正方向,依题意,在此时加入沿x 轴正方向的匀强电场,电场力与此时洛伦兹力平衡,则有        ④ 代入数据得     ⑤ 所加电场的长枪方向沿x轴正方向。由几何关系可知,圆弧PQ所对应的圆心角为45°,设带点粒子做匀速圆周运动的周期为T,所求时间为t,则有     ⑥        ⑦ 联立①⑥⑦并代入数据得   ⑧ (3)如图丙,所求的最小矩形是,该区域面积            ⑨ 联立①⑨并代入数据得           矩形如图丙中(虚线)
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(1)CO间的距离d;

(2)粒子通过B点的速度大小.

 

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如图甲所示,两平行金属板竖直放置,左极板接地,中间有小孔,右极板电势随时间变化的规律如图乙所示,电子原来静止在左极板小孔处,不计电子的重力,下列说法正确的是(  )

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A.从t=0时刻释放电子,电子始终向右运动,直到打到右极板上

B.从t=0时刻释放电子,电子可能在两极间振动

C.从t=T/4时刻释放电子,电子可能在两板间振动,也可能打到右极板上

D.从t=3T/8时刻释放电子,电子必将打到左极板上

 

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