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如图所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,且同时到达P点,则(  )
A.粒子a、b的电量之比是2:3
B.粒子a、b的电量之比是8:3
C.粒子a、b的质量之比是4:3
D.粒子a、b的质量之比是3:4

根据题意画出a、b粒子的轨迹如图所示,则a、b粒子的圆心分别是O1和O2,设磁场宽度为d,由图可知,粒子a的半径:
r1=
d
2
sin60°
=
3
3
d

粒子b的半径为:
r2=
d
2
sin30°
=d ②
洛伦兹力提供向心力,故:
r1=
m1v1
q1B
=
2m1Ek
q1B

r2=
m2v2
q2B
=
2m2EK
q2B

由①②③④解得:
m1
q1
m2
q2
=r1r2=1:
3

粒子a运动时间:
t1=
θ1
?
2πm1
q1B
=
θ1m1
q1B
=
m1
3q1B

粒子a运动时间:
t2=
θ2
?
2πm2
q2B
=
θ2m2
q2B
=
πm2
3q2B

两个粒子的运动时间相同,故:
t1=t2
由⑥⑦⑧解得:
m1
q1
m2
q2
=1:2

由⑤⑨解得:
q1:q2=3:2
m1:m2=3:4
故ABC错误,D正确;
故选:D.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图,一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向θ=60°,求:
(1)穿越磁场的轨道半径;
(2)电子的质量;
(3)穿越磁场的时间;
(4)欲使电子从右边界射出,其速度v必须满足什么条件?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

从阴极射线管发射出一束电子,在磁场的作用下发生偏转.下列各图对磁场与电子偏转情况所作的描述正确的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,再第二象限和第四象限的正方形区域内分别存在着面积相同的匀强磁场,磁感应强度均为B,方向相反,且都垂直与xoy平面;在第一象限内存在着平行与xoy平,沿x轴方向的匀强磁场(图中没有画出);一电子由P(-d,d)点,沿x轴正方向射入磁场区域Ⅰ.(电子质量为m,电荷量为e,sin53°=0.8)
(1)若电子离开磁场区域Ⅰ后直接进入第三象限,求入射速度的范围;
(2)若电子从(0,
d
2
)位置射出磁场Ⅰ,接着通过第一象限后直接垂直与x轴方向进入磁场Ⅱ,求场强度E的大小及方向;
(3)求第(2)问中电子离开磁场Ⅱ时的位置坐标.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,PQ、MN两极板间存在匀强电场,两极板间电势差为U、间距为d,MN极板右侧虚线区域内有垂直纸面向内的匀强磁场.现有一初速度为零、带电量为q、质量为m的离子从PQ极板出发,经电场加速后,从MN上的小孔A垂直进入磁场区域,并从C点垂直于虚线边界射出.求:
(1)离子从小孔A射出时速度v0;
(2)离子带正电还是负电?C点离MN板的距离?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图,A、B、C三板平行,B板延长线与圆切于P点,C板与圆切于Q点.离子源产生的初速为零、带电量为q、质量为m的正离子被电压为U0的加速电场加速后沿两板间中点垂直射入匀强偏转电场,偏转后恰从B板边缘离开电场,经过一段匀速直线运动,进入半径为r的圆形匀强磁场,偏转后垂直C板打在Q点.(忽略粒子所受重力)
q
m
=2×104c/kg
,U0=100V,偏转电场极板长l=6cm、板间距d=2
3
cm
,r=4cm)
求:(1)偏转电压U;
(2)粒子进入磁场时速度的大小及速度与B板的夹角;
(3)磁感应强度B的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

电视机的显象管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.在电子枪中产生的电子经过加速电场加速后射出,从P点进入并通过圆形区域后,打到荧光屏上,如图所示.如果圆形区域中不加磁场,电子一直打到荧光屏上的中心O点的动能为E;在圆形区域内加垂直于圆面、磁感应强度为B的匀强磁场后,电子将打到荧光屏的上端N点.已知ON=h,PO=L.电子的电荷量为e,质量为m.求:
(1)电子打到荧光屏上的N点时的动能是多少?说明理由.
(2)电子在磁场中做圆周运动的半径R是多少?
(3)试推导圆形区域的半径r与R及h、L的关系式.(已知tan2θ=
2tanθ
1-2tan2θ

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示是一种简化磁约束示意图,可以将高能粒子约束起来.有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R1,外半径R2,被约束的粒子带正电,比荷
q
m
=4.0×107C/kg,不计粒子重力和粒子间相互作用.(请在答卷中简要作出粒子运动轨迹图)
(1)若内半径R1=1m,外半径R2=3m,要使从中间区域沿任何方向,速率v=4×
107m/s的粒子射入磁场时都不能越出磁场的外边界,则磁场的磁感应强度B至少为多大?
(2)若内半径R1=
3
m,外半径R2=3m,磁感应强度B=0.5T,带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场,则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率vm是多少?
(3)若带电粒子以(2)问中最大速率vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场,请在图中画出其运动轨迹,并求出粒子从出发到第二次回到出发点所用的时间(结果可用分数表示或保留二位有效数字).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图,一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器,然后粒子通过平板S上的狭缝P,进入另一匀强磁场B′,最终打在A1A2上.下列表述正确的是

A.粒子带负电
B.所有打在A1A2上的粒子,在磁场B′中运动时间都相同
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D.粒子打在A1A2上的位置越靠近P,粒子的比荷越大

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