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一个初速度为零的质子,经过电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度B的匀强磁场,已知质子质量m,电量q,试求:
(1)质子进入磁场中的速度?
(2)质子在磁场中运动的轨道半径及周期?
(1)粒子在电场中加速,由动能定理得:qU=
1
2
mv2

速度为:v=
2qU
m
…(1)
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,得:
Bqv=
mv2
R

解得:R=
mv
qB
…(2)
将(1)式代入(2)式得:R=
1
B
2Um
q

质子在磁场中运动的周期:T=
2πR
v
=
2πm
qB

答:(1)质子进入磁场中的速度为v=
2qU
m

(2)质子在磁场中运动的轨道半径为R=
1
B
2Um
q
,周期为v=
2qU
m
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,直角坐标系xoy位于竖直平面内,在?
3
m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B=4.0×10-4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场,其左边界与x轴交于P点;在x>0的区域内有电场强度大小E=4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场,其宽度d=2m.一质量m=6.4×10-27kg、电荷量q=-3.2×10?19C的带电粒子从P点以速度v=4×104m/s,沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场,经电场偏转最终通过x轴上的Q点(图中未标出),不计粒子重力.求:
(1)带电粒子在磁场中运动时间;
(2)当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标;
(3)若只改变上述电场强度的大小,要求带电粒子仍能通过Q点,讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里.一带负电的粒子(不计重力)从A点沿y轴正方向以v0速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,最后从P点射出.
(1)求电场强度的大小和方向;
(2)若仅撤去电场,带电粒子仍从A点以相同的速度射入,恰从圆形区域的边界M点射出.已知OM与x轴的夹角为θ=30°,求粒子比荷
q
m

(3)若仅撤去磁场,带电粒子仍从A点射入,恰从圆形区域的边界N点射出(M和N是关于y轴的对称点),求粒子运动初速度的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,电子自静止开始经M、N板间的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,两板间的电压为U,电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,在距离磁场边界S处有屏幕N,电子射出磁场后打在屏上.(已知电子的质量为m,电荷量为e)求:

(1)电子进入磁场的速度大小
(2)匀强磁场的磁感应强度
(3)电子打到屏幕上的点距中心O点的距离是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,甲,乙,丙分别是磁感应强度相同的圆形、正方形、正菱形(倾斜放置的正方形)匀强磁场区域(圆形直径与正方形边长及正菱形对角线长度相同).相同带电粒子以相同速度沿垂直于磁场方向,对准中心O分别进入三个区域.则粒子分别经过三个磁场区域所用的时间由短到长顺序可能为(  )
A.甲、乙、丙B.乙、丙、甲C.丙、乙、甲D.丙、甲、乙

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

一质量为m、电荷量为+q的粒子以速度v从O点沿y轴正方向射入一个磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强为E、方向沿与x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方的c点,如图所示,粒子的重力不计,试求:
(1)圆形匀强磁场区域的最小面积;
(2)c点到b点的距离.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,有一半径为R1=1m的圆形磁场区域,圆心为O,另有一外半径为R2=U2=U1-U=1900Vm、内半径为R1的同心环形磁场区域,磁感应强度大小均为B=0.5T,方向相反,均垂直于纸面.一带正电的粒子从平行极板下板P点静止释放,经加速后通过上板小孔Q,垂直进入环形磁场区域,已知点P、Q、O在同一竖直线上,上极板与环形磁场外边界相切,粒子比荷q/m=4×107C/kg,不计粒子的重力,且不考虑粒子的相对论效应.求:
(1)若加速电压U1=1.25×102V,则粒子刚进入环形磁场时的速度v0为多大?
(2)要使粒子不能进入中间的圆形磁场区域,加速电压U2应满足什么条件?
(3)若改变加速电压大小,可使粒子进入圆形磁场区域,且能水平通过圆心O,最后返回到出发点,则粒子从Q孔进入磁场到第一次经过O点所用的时间为多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图图甲所示,在两平行金属板的中线OO′某处放置一个粒子源,粒子源沿OO′方向连续不断地放出速度v0=1.0×105m/s的带正电的粒子.在直线MN的右侧分布范围足够大的匀强磁场,磁感应强度B=0.01πT,方向垂直纸面向里,MN与中线OO′垂直.两平行金属板的电压U随时间变化的U-t图线如图乙所示.已知带电粒子的荷质比
q
m
=1.0×108C/kg
,粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽略不计,若t=0.1s时刻粒子源放出的粒子恰能从平行金属板边缘离开电场(设在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场看作是恒定的).求:
(1)在t=0.1s时刻粒子源放出的粒子离开电场时的速度大小和方向.
(2)从粒子源放出的粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

1930年,劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,工作原理示意图如图所示.关于回旋加速器,下列说法正确的是(  )
A.粒子从电场中获得能量
B.交流电的周期随粒子速度的增大而增大
C.要使粒子获得的最大动能增大,可以增大D形盒的半径
D.不改变交流电的频率和磁感应强度B,加速质子的回旋加速器也可以用来加速α粒子

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