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如图所示为一速度选择器,也称为滤速器的原理图。K为电子枪,由枪中沿KA方向射出的...

如图所示为一速度选择器,也称为滤速器的原理图K为电子枪,由枪中沿KA方向射出的电子,速率大小不一当电子通过方向互相垂直的匀强电场和磁场后,只有一定速率的电子能沿直线前进,并通过小孔S设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V,间距为5 cm,垂直于纸面的匀强磁场的磁感应强度为006 T,问:

1磁场的指向应该向里还是向外?

2速度为多大的电子才能通过小孔S?

 

(1)磁场方向垂直于纸面向里 (2)105 m/s 【解析】(1)由题图可知,平行板产生的电场强度E方向向下,带负电的电子受到的电场力FE=eE,方向向上。 若没有磁场,电子束将向上偏转,为了使电子能够穿过小孔S,所加的磁场对电子束的洛伦兹力必须是向下的。根据左手定则分析得出,B的方向垂直于纸面向里。 (2)电子受到的洛伦兹力为:FB=evB,它的大小与电子速率v有关。只有那些速率的大小刚好满足洛伦兹力与电场力相平衡的电子,才可沿直线KA通过小孔S。据题意,能够通过小孔的电子,其速率满足下式:evB=eE 解得:v= 又因为E= 所以v= 将U=300 V,B=0.06 T,d=0.05 m代入上式,得v=105 m/s 即只有速率为105 m/s的电子才可以通过小孔S  
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考点分析:
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“上海光源”发出的光,是接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时产生的电磁辐射。如图所示,若带正电的粒子以某一速率进入匀强磁场后,在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动,已知粒子的电荷量为q,质量为m,磁感应强度为B,则其运动的角速度ω=________粒子运行一周所需要的时间称为回旋周期如果以上情况均保持不变,仅增加粒子进入磁场的速率则回旋周期________填“增大” “不变”或“减小”

 

 

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如图所示,一束电子电荷量为e以速度v垂直射入磁感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时的速度方向与电子原来入射方向的夹角为30°,则电子的质量是________,穿过磁场的时间是________。

 

 

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回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交变电流两极相连接的两个D形金属盒,在两盒间的狭缝中形成的周期性变化的匀强电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中,如图所示,设匀强磁场的磁感应强度为B,D形金属盒的半径为R,狭缝间的距离为d,匀强电场间的加速电压为U,要增大带电粒子电荷量为q、质量为m,不计重力射出时的动能,则下列方法中可行的是 

A增大匀强电场间的加速电压

B减小狭缝间的距离

C增大磁场的磁感应强度

D增大D形金属盒的半径

 

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图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为BE。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是

A. 质谱仪是分析同位素的重要工具

B. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C. 能通过的狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小

 

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一带电粒子在磁感应强度是B的匀强磁场中做匀速圆周运动,如果它又顺利进入一磁感应强度为2B的匀强磁场,仍做匀速圆周运动,则 

A粒子速率加倍,周期减半

B粒子的速率不变,轨道半径减半

C粒子的速度减半,轨道半径变为原来的

D粒子的速率不变,周期减半

 

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