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帶點(diǎn)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期為: 【查看更多】

某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”字樣，首先，在真空空間的豎直平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系，在x₁=-0.1m和x₂=0.1m處有兩個(gè)與y軸平行的豎直界面PQ、MN把空間分成Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ三個(gè)區(qū)域，在這三個(gè)區(qū)域中分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₃、B₂、B₁，其大小滿足B₂=2B₃=2B₁=0.02T，方向如圖所示．在Ⅱ區(qū)域中的x軸上、下兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E₁、E₂（圖中未畫(huà)出），忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，ABCD是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心對(duì)稱的正方形，其邊長(zhǎng)a=0.2m．現(xiàn)在界面MN上的A點(diǎn)沿x軸正方向發(fā)射一個(gè)比荷q/m=1.0×10⁸C/kg的帶正電的粒子（其重力不計(jì)），粒子恰能沿圖中實(shí)線運(yùn)動(dòng)，途經(jīng)B、C、D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)，做周期性運(yùn)動(dòng)，軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字，已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均作直線運(yùn)動(dòng)．試求：

（1）粒子自A點(diǎn)射出時(shí)的速度大小v₀；
（2）電場(chǎng)強(qiáng)度E₁、E₂的大小和方向；
（3）粒子作一次周期性運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間．

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某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”字樣，首先，在真空空間的豎直平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系，在x₁=-0.1m和x₂=0.1m處有兩個(gè)與y軸平行的豎直界面PQ、MN把空間分成Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ三個(gè)區(qū)域，在這三個(gè)區(qū)域中分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₃、B₂、B₁，其大小滿足B₂=2B₃=2B₁=0.02T，方向如圖所示．在Ⅱ區(qū)域中的x軸上、下兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E₁、E₂（圖中未畫(huà)出），忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，ABCD是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心對(duì)稱的正方形，其邊長(zhǎng)a=0.2m．現(xiàn)在界面MN上的A點(diǎn)沿x軸正方向發(fā)射一個(gè)比荷q/m=1.0×10⁸C/kg的帶正電的粒子（其重力不計(jì)），粒子恰能沿圖中實(shí)線運(yùn)動(dòng)，途經(jīng)B、C、D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)，做周期性運(yùn)動(dòng)，軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字，已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均作直線運(yùn)動(dòng)．試求：

（1）粒子自A點(diǎn)射出時(shí)的速度大小v₀；
（2）電場(chǎng)強(qiáng)度E₁、E₂的大小和方向；
（3）粒子作一次周期性運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間．

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某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”字樣，首先，在真空空間的豎直平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系，在x₁=-0.1m和x₂=0.1m處有兩個(gè)與y軸平行的豎直界面PQ、MN把空間分成Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ三個(gè)區(qū)域，在這三個(gè)區(qū)域中分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B₃、B₂、B₁，其大小滿足B₂=2B₃=2B₁=0.02T，方向如圖所示．在Ⅱ區(qū)域中的x軸上、下兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E₁、E₂（圖中未畫(huà)出），忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng)，ABCD是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心對(duì)稱的正方形，其邊長(zhǎng)a=0.2m．現(xiàn)在界面MN上的A點(diǎn)沿x軸正方向發(fā)射一個(gè)比荷q/m=1.0×10⁸C/kg的帶正電的粒子（其重力不計(jì)），粒子恰能沿圖中實(shí)線運(yùn)動(dòng)，途經(jīng)B、C、D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)，做周期性運(yùn)動(dòng)，軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字，已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均作直線運(yùn)動(dòng)．試求：

（1）粒子自A點(diǎn)射出時(shí)的速度大小v；
（2）電場(chǎng)強(qiáng)度E₁、E₂的大小和方向；
（3）粒子作一次周期性運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間．

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如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)存在磁場(chǎng)和電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間周期性變化，B的變化周期為4t₀，E的變化周期為2t₀，變化規(guī)律分別如圖乙和圖丙所示．在t=0時(shí)刻從O點(diǎn)發(fā)射一帶負(fù)電的粒子（不計(jì)重力），初速度大小為v₀，方向沿y軸正方向．在x軸上有一點(diǎn)A（圖中末標(biāo)出），坐標(biāo)為（

48v0t0

π

，0）．若規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向，y軸正方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的正方向，v₀、t₀、B₀為已知量，磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度的大小滿足：

E0

B0

=

v0

π

；粒子的比荷滿足：

q

m

=

π

B0t0

．求：
（1）在t=

t0

2

時(shí)，粒子的位置坐標(biāo)；
（2）粒子偏離x軸的最大距離；
（3）粒子運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)的時(shí)間．

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如圖為回旋加速器的裝置圖，D型盒的兩底邊分別為a、b，且相距很近，忽略粒子在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，設(shè)D型盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，D型盒的半徑為R，質(zhì)量為m帶電量為q的正電荷在a的中點(diǎn)從靜止釋放，求：

（1）帶電粒子出回旋加速器時(shí)的動(dòng)能
（2）從帶電粒子開(kāi)始運(yùn)動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，畫(huà)出U_ab一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間t變化的圖像（橫軸用已知量標(biāo)出）
（3）如果ab間的電壓值始終保持為U，帶電粒子從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到出加速器所用的時(shí)間