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回旋加速器的工作原理如图甲所示,置于真空中的D形金属盒半径为R,两盒间狭缝的间距...

回旋加速器的工作原理如图甲所示,置于真空中的D形金属盒半径为R两盒间狭缝的间距为d,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,被加速粒子的质量为m,电荷量为+q,加在狭缝间的交变电压如图乙所示,电压值的大小为U0.周期T .一束该种粒子在t=0~时间内从A处均匀地飘入狭缝,其初速度视为零.现考虑粒子在狭缝中的运动时间,假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动,不考虑粒子间的相互作用.求:

(1)出射粒子的动能Em

(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0

(3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出,d应满足的条件.

 

(1) (2) ;(3) d< 【解析】 (1)粒子运动半径为R时,有 且 解得 (2)粒子被加速n次达到动能Em,则Em=nqU0 粒子在狭缝间做匀加速运动,设n次经过狭缝的总时间为Δt 加速度 匀加速直线运动 由 解得 (3)只有在0~时间内飘入的粒子才能每次均被加速 则所占的比例为 由,解得.  
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考点分析:
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如图所示,直角坐标系中的第象限中存在沿y轴负方向的匀强电场,在第象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场.一电量为q、质量为m的带正电 的粒子,在-x轴上的点a以速率v0,方向和-x轴方向成60°射入磁场,然后经过y轴上y =L处的b点垂直于y轴方向进入电场,并经过x轴上x=2L处的c .不计重力.求:

(1)磁感应强度B的大小

(2)电场强度E的大小

(3)粒子在磁场和电场中的运动时间之比.

 

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质谱仪可以测定有机化合物分子结构,现有一种质谱仪的结构可简化为如图所示,有机物的气体分子从样品室注入离子化室,在高能电子作用下,样品气体分子离子化或碎裂成离子。若离子化后的离子带正电,初速度为零,此后经过高压电源区、圆形磁场室(内为匀强磁场)、真空管,最后打在记录仪上,通过处理就可以得到离子比荷进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U,圆形磁场区的半径为R,真空管与水平面夹角为θ,离子进入磁场室时速度方向指向圆心。则下列说法正确的是

A. 高压电源A端应接电源的正极

B. 磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里

C. 若离子化后的两同位素X1X2X1质量大于X2质量)同时进入磁场室后,出现图中的轨迹Ⅰ和Ⅱ,则轨迹Ⅰ一定对应X1

D. 若磁场室内的磁感应强度大小为B,当记录仪接收到一个明显的信号时,与该信号对应的离子比荷为

 

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在如图所示的坐标系中,y>0的空间中存在匀强电场,场强方向沿y轴负方向;-1.5h<y<0的空间中存在匀强磁场,磁场方向垂直平面(纸面)向外一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子,经过y轴上y=h处的点时速率为,方向沿轴正方向,然后,经过轴上=1.5h处的点进入磁场,进入磁场后垂直磁场下边界射出.不计粒子重力,,则下列说法正确的是(   

A.粒子到达点时速度大小为 B.电场强度大小为

C.磁感应强度大小为 D.粒子在磁场中运动的时间为

 

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平面OM和平面ON之间的夹角为30°,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为qq>0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场。不计粒子重力。则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为

A. B. C. D.

 

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如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系xOy,其第象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度的方向水平向右;,磁感应强度的方向垂直纸面向里.带电荷量为+q、质量为m的微粒从原点出发沿与x轴正方向的夹角为45°的初速度进入复合场中,正好做直线运动,当微粒运动到All)时,电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间),粒子继续运动段时间后,正好垂直于y轴穿出复合场.不计切阻力,求:

1)电场强度E的大小;

2)磁感应强度B的大小;

3)粒子在复合场中的运动时间.

 

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