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解答题 较难0.4 引用3 组卷1566
如图为某同学设计的带电粒子的聚焦和加速装置示意图。位于S点的粒子源可以沿纸面内与SO1O1为圆形磁场的圆心)的夹角为的方向内均匀地发射速度为v0=10m/s、电荷量均为q=-2.0×10-4C、质量均为m=1.0×10-6kg的粒子,粒子射入半径为R=0.1m的圆形区域匀强磁场。已知粒子源在单位时间发射N=2.0×105个粒子,圆形区域磁场方向垂直纸面向里,沿着SO1射入圆形区域磁场的粒子恰好沿着水平方向射出磁场。粒子数控制系统是由竖直宽度为L、且L范围内大小可调的粒子通道构成,通道竖直宽度L的中点与O1始终等高。聚焦系统是由有界匀强电场和有界匀强磁场构成,匀强电场的方向水平向右、场强E=0.625N/C,边界由x轴、曲线OA和直线GF(方程为:y=-x+0.4(m))构成,匀强磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度B=0.25T,磁场的边界由x轴、直线GFy轴构成,已知所有经过聚焦系统的粒子均可以从F点沿垂直x轴的方向经过一段真空区域射入加速系统。加速系统是由两个开有小孔的平行金属板构成,两小孔的连线过P点,上下两板间电势差U=-10kV,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。求:
(1)圆形磁场的磁感应强度B0
(2)当L=R时,求单位时间进入聚焦系统的粒子数N0
(3)若进入加速系统内粒子的初速度均忽略不计,设从加速系统射出的粒子在测试样品中运动所受的阻力f与其速度v关系为k=0.2N·s·m-1),求粒子在样品中可达的深度d
(4)曲线OA的方程。
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知识点:粒子由磁场进入电场带电粒子在组合场中含动量问题 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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如图所示,在平行金属板电容器AB两极加一电压,在金属板之间产生匀强电场,在它的右侧有一有界匀强磁场区域I,左、右边界均竖直,上、下范围足够大,磁场方向垂直纸面向里,OO1别是金属板之间左侧和右侧的中点,OO1P三点在同一直线上,磁场区域I整体可以在O1P点之间平移。已知金属板长为2L、间距为1.5LO1P之间距离为2L。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点以初速度v0沿中心线射入电场。不计粒子重力,不考虑电场的边界效应。用U表示AB两极之间的电压大小,用x表示磁场区域I左侧边界与O1的水平距离,用d表示磁场区域I左、右边界的宽度。用B表示磁场区域Ⅰ内的磁感应强度大小。
(1)若x=0,粒子恰好能通过电场,后经磁场偏转通过P点,且粒子射出电场和经过P点时的速度方向与OP的夹角相等,求dBU
(2)若U为题(1)中一半,其它条件均不变,要使粒子经电场和磁场偏转后也能通过P点,且粒子射出电场和经过P点时的速度方向与OP的夹角相等,求x
(3)若Uxd与题(2)中相同,其它条件均不变,大量相同的带电粒子从金属上极板左端与O点之间区域以初速度v0平行极板射入电场,要使粒子经电场和磁场偏转后全部通过P点,还需在磁场区域I右侧某圆形区域内再加另一匀强磁场,不考虑粒子之间的相互作用,求该圆形区域的面积S和磁感应强度大小、方向。

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