科目:高中物理 來源: 題型:
如圖所示,粒子源S可以不斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子。粒子從O1孔飄進(不計初速度)一水平方向的加速度電場區(qū)域I,再經(jīng)小孔O2進入正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域II,電場強度大小為E,磁感應(yīng)強度大小B1,方向如圖。兩平行虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場區(qū)域III,磁場應(yīng)強度大小為B2。當在O1、O2間加上適當?shù)碾妷篣1時,粒子能沿圖中虛線O2O3垂直于PQ進入?yún)^(qū)域III,并從MN邊飛出。現(xiàn)將一塊不帶電的、寬度和厚度均不計的直角狀硬質(zhì)塑料板abc放置在區(qū)域III內(nèi),a、c兩點恰分別位于PQ、MN上,ac連線與O2O3平行,ab=bc=L,α=45°,仍使粒子沿圖中虛線O2O3進入?yún)^(qū)域III,發(fā)現(xiàn)粒子仍能從MN邊飛出。粒子的重力不計。
(1)求加速電壓U1;
(2)假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料板相碰后,速度大小不變,方向變化遵守光的反射定律,求粒子在區(qū)域III中運動時,由于塑料板的放入而延遲的從MN邊飛出的時間;
(3)粒子在區(qū)域III內(nèi)運動的總路程。
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如圖所示,粒子源S可以不斷地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子。粒子從O1孔飄進(不計初速度)一水平方向的加速度電場區(qū)域I,再經(jīng)小孔O2進入正交的勻強電場和勻強磁場區(qū)域II,電場強度大小為E,磁感應(yīng)強度大小B1,方向如圖。兩平行虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場區(qū)域III,磁場應(yīng)強度大小為B2。當在O1、O2間加上適當?shù)碾妷篣1時,粒子能沿圖中虛線O2O3垂直于PQ進入?yún)^(qū)域III,并從MN邊飛出。現(xiàn)將一塊不帶電的、寬度和厚度均不計的直角狀硬質(zhì)塑料板abc放置在區(qū)域III內(nèi),a、c兩點恰分別位于PQ、MN上,ac連線與O2O3平行,ab=bc=L,α=45°,仍使粒子沿圖中虛線O2O3進入?yún)^(qū)域III,發(fā)現(xiàn)粒子仍能從MN邊飛出。粒子的重力不計。
(1)求加速電壓U1;
(2)假設(shè)粒子與硬質(zhì)塑料板相碰后,速度大小不變,方向變化遵守光的反射定律,求粒子在區(qū)域III中運動時,由于塑料板的放入而延遲的從MN邊飛出的時間;
(3)粒子在區(qū)域III內(nèi)運動的總路程。
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質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具,它的構(gòu)造原理如圖14所示。從容器A 下方的狹縫s1 不斷地飄入質(zhì)量為m ,電荷量為q 的正離子,經(jīng)電勢差為U 的加速電場加速后,再通過狹縫s2、s3射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外,正離子的運動方向垂直于磁場區(qū)的界面PQ。最后,正離子打到感光片上,形成垂直于紙面而且平行于狹縫s3的細線。測得細線到狹縫s3的距離為d。
(1)忽略正離子從A出來的初速,試導(dǎo)出正離子質(zhì)量m與d的關(guān)系式。
(2)由于微觀客體的速度一般不為零,不同時刻飛出的正離子的速率有差異,而導(dǎo)致感光片上的細線存在一個寬度,對分析離子的質(zhì)量造成影響。為此常在離子加速后的徑跡s2、s3間加一速度選擇器,如圖15所示。已知速度選擇器的兩板電勢差為U',兩板間距為d',磁場磁感應(yīng)強度為B',請重新導(dǎo)出正離子質(zhì)量m與d的關(guān)系式。
圖14 圖15
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