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质量为m、电荷量为的带电粒子(不计重力),从静止开始经加速电场加速后,进入半径为...

质量为m、电荷量为的带电粒子(不计重力),从静止开始经加速电场加速后,进入半径为R的绝缘圆形筒内,MN两极板间电压为U,圆简中有方向垂直纸面向外的匀强磁场,如图所示,若要求带电粒子进入磁场后,经过与圆筒壁做数次碰撞后,又从原入口处飞出.设在碰撞过程中带电粒子的电荷量保持不变,且每次与筒壁碰撞都没有机械能损失.求下列情况下磁感应强度B的大小:

1)与圆筒碰撞3次;

2)与圆筒碰撞4次;

3)与圆筒碰撞n次(其中n=345.

 

(1) (2) (3) 【解析】 设粒子刚进入磁场时的速度大小为,根据动能定理,有 ① 粒子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,若圆.周运动半径为,有 ② (1)粒子与圆筒碰撞3次的情况如图所示,粒子在磁场中轨迹半径与圆筒半径R的关系是 =R③ 联立式①②③得 (2)粒子与圆筒碰撞4次的情况如图所示,粒子在磁场中轨迹半径与圆筒半径R的关系是 ④ 联立式①②④得 . (3)当粒子与圆筒碰撞n次时,粒子在磁场中轨迹半径与圆筒半径R的关系是 ⑤ 联立式①②⑤得  
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考点分析:
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如图,在y>0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在y<0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场.一个氕核和一个氘核先后从y轴上yh点以相同的动能射出,速度方向沿x轴正方向.已知进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为,并从坐标原点O处第一次射出磁场. 氕核的质量为m,电荷量为q. 氘核的质量为2m,电荷量为q不计重力.求:

(1)第一次进入磁场的位置到原点O的距离;

(2)磁场的磁感应强度大小;

(3)第一次进入磁场到第一次离开磁场的运动时间.

 

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现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为

A.11

B.12

C.121

D.144

 

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如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点.大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场.若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上.不计重力及带电粒子之间的相互作用.则v2v1(  )

A.∶2 B.∶1

C.∶1 D.3∶

 

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如图所示,在轴上方有匀强磁场,磁感应强度为B,在轴下方有匀强电场,场强为E,方向如图所示,PQ是一个垂直于轴的屏幕,O点到PQ的距离为L,有一质量为m、电荷量为的粒子(不计重力),从轴的M点由静止释放,最后垂直打在PQ上,求:

1M点的坐标;

2)粒子在整个运动过程中的路程s.

 

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如图所示,左右边界分别为的匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.一个质量为m、电荷量大小为q的微观粒子,沿与左边界成θ=45°方向以速度垂直射入磁场.不计粒子重力,欲使粒子不从边界射出,的最大值可能是(    )

A. B. C. D.

 

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