(3)設(shè)粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2, 則t2= 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖所示,加速電場(chǎng)M、N板間距離為L(zhǎng)、電壓為U,M板內(nèi)側(cè)中點(diǎn)處有一靜止的帶電粒子(重力可以忽略),質(zhì)量為m,電荷量為q,N板中點(diǎn)處有一小孔S1,其右側(cè)有一內(nèi)壁光滑半徑為R的金屬圓筒,圓筒內(nèi)有垂直圓筒橫截面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圓心O在同一直線上,S1與O的距離為d(d>R),粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后射入圓筒,且以最短的時(shí)間從小孔S2射出并回到出發(fā)點(diǎn),求(設(shè)碰撞過程無動(dòng)能損失):
(1)筒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大;
(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期.

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(14分)如圖所示,加速電場(chǎng)M、N板間距離為L(zhǎng)、電壓為U,M板內(nèi)側(cè)中點(diǎn)處有一靜止的帶電粒子(重力可以忽略),質(zhì)量為m,電荷量為q,N板中點(diǎn)處有一小孔S1,其右側(cè)有一內(nèi)壁光滑半徑為R的金屬圓筒,圓筒內(nèi)有垂直圓筒橫截面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圓心O在同一直線上,S1與O的距離為d(d>R),粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后射入圓筒,且以最短的時(shí)間從小孔S2射出并回到出發(fā)點(diǎn),求(設(shè)碰撞過程無動(dòng)能損失):

(1)筒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大;

(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期。

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(14分)如圖所示,加速電場(chǎng)M、N板間距離為L(zhǎng)、電壓為U,M板內(nèi)側(cè)中點(diǎn)處有一靜止的帶電粒子(重力可以忽略),質(zhì)量為m,電荷量為q,N板中點(diǎn)處有一小孔S1,其右側(cè)有一內(nèi)壁光滑半徑為R的金屬圓筒,圓筒內(nèi)有垂直圓筒橫截面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圓心O在同一直線上,S1與O的距離為d(d>R),粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后射入圓筒,且以最短的時(shí)間從小孔S2射出并回到出發(fā)點(diǎn),求(設(shè)碰撞過程無動(dòng)能損失):

(1)筒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大。

(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期。

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如圖所示,加速電場(chǎng)M、N板間距離為L(zhǎng)、電壓為U,M板內(nèi)側(cè)中點(diǎn)處有一靜止的帶電粒子(重力可以忽略),質(zhì)量為m,電荷量為q,N板中點(diǎn)處有一小孔S1,其右側(cè)有一內(nèi)壁光滑半徑為R的金屬圓筒,圓筒內(nèi)有垂直圓筒橫截面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓筒壁上有一小孔S2,S1、S2和圓心O在同一直線上,S1與O的距離為d(d>R),粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后射入圓筒,且以最短的時(shí)間從小孔S2射出并回到出發(fā)點(diǎn),求(設(shè)碰撞過程無動(dòng)能損失):
(1)筒內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小;
(2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)周期.

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高能粒子在現(xiàn)代高科技活動(dòng)中具有廣泛的應(yīng)用,如微觀粒子的研究、核能的生產(chǎn)等。粒子加速器是實(shí)現(xiàn)高能粒子的主要途徑,如圖所示為環(huán)形粒子加速器示意圖,圖中實(shí)線所示環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔的極板,原來電勢(shì)都為零,每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí),A板電勢(shì)升高為+U,B板電勢(shì)保持為零,粒子在兩板之間電場(chǎng)中得到加速。每當(dāng)粒子離開B板時(shí),A板電勢(shì)又突然變?yōu)榱,粒子在電?chǎng)的一次次加速下動(dòng)能不斷增大,但繞行半徑R卻始終保持不變。
(1)設(shè)t=0時(shí),粒子靜止在A板小孔處,在電場(chǎng)作用下開始加速,并繞行第一圈。求粒子繞行n圈回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能En。
(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng),磁場(chǎng)必須周期性遞增,求粒子繞行第n圈時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度Bn應(yīng)為多少?
(3)求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間t(粒子通過A、B之間的時(shí)間不計(jì))。
(4)定性畫出A板電勢(shì)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線(從t=0起畫到粒子第四次離開B板時(shí)即可)。
(5)在粒子繞行的整個(gè)過程中,A板電勢(shì)是否可始終保持為+U?為什么?

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