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探究粒子束在平行金属板间的运动及相关条件

更新时间:2024-07-09 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

如图6A所示,两平行金属板AB相距d贝语网校,在它们的右端垂直于金属板放置一个靶MN。现给AB板加如图6B所示的方波电压,电压正值为U0,反值为U0/2,周期为T。一束质量为m,带正电荷q的连续粒子束从AB间中点O沿平行于金属板OO'方向射出,假设所有粒子都能击中靶。所有粒子在AB之间的飞行时间为T,忽略重力影响。试求:(1)在距靶MN中点O'的什么范围内,粒子都能击中靶?(2)为了使所有粒子都能击中靶,电压U0的值应满足什么条件?(写出U0与mdqT的关系)[ ]9kd物理好资源网(原物理ok网)

问题清单(包括答案​​和解释)9kd物理好资源网(原物理ok网)

如图A所示,两块平行金属板C、D水平放置在真空中,金属板C、D上相对设置有小孔O1、O2。金属板C、D上接有正弦交流电源,两块板C、D之间的电压UCD随时间t的变化如图B所示。从时刻t=0开始,质量为m=3.2×10-21kg,电荷为q=1.6×10-15C的带正电粒子不断从C板的小孔O1飘进来(假设飘来的速度很小,可以看作是零)。D板外侧有一个以MN为界的均匀磁场,MN与金属板C之间的距离为d=10cm,均匀磁场的大小为B=0.1T,方向如图所示。粒子的引力和粒子间的相互作用力可以忽略不计。 平行金属板C、D间的距离足够小,两板间质点的移动时间可以忽略。求:9kd物理好资源网(原物理ok网)

(1)带电粒子通过小孔O2进入磁场后,它能飞出磁场边界MN的最小速度是多少?9kd物理好资源网(原物理ok网)

(2)在0至0.04s这段时间内,飘进小孔O1的粒子在什么时候能够穿过电场,飞出磁场边界MN?9kd物理好资源网(原物理ok网)

(3)以O2为原点建立直角坐标系,在图A中画出粒子在有界磁场中可能出现的区域(以斜线标记),并标出此区域与磁场边界交点的坐标,写出相应的计算过程。9kd物理好资源网(原物理ok网)

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如图A所示,两块平行金属板C、D水平放置在真空中,金属板C、D上相对设置有小孔O1、O2。金属板C、D上接有正弦交流电源,两块板C、D之间的电压UCD随时间t的变化如图B所示。从时刻t=0开始,质量为m=3.2×10-21kg,电荷为q=1.6×10-15C的带正电粒子不断从C板的小孔O1飘进来(假设飘来的速度很小,可以看作是零)。D板外侧有一个以MN为界的均匀磁场,MN与金属板C之间的距离为d=10cm,均匀磁场的大小为B=0.1T如图所示mn为一对水平放置的平行金属板,方向如图所示。粒子的引力和粒子间的相互作用力可以忽略不计。 平行金属板C、D间的距离足够小,两板间质点的移动时间可以忽略。求:9kd物理好资源网(原物理ok网)

(1)带电粒子通过小孔O2进入磁场后,它能飞出磁场边界MN的最小速度是多少?9kd物理好资源网(原物理ok网)

(2)在0至0.04s这段时间内,飘进小孔O1的粒子在什么时候能够穿过电场,飞出磁场边界MN?9kd物理好资源网(原物理ok网)

如图所示mn为一对水平放置的平行金属板9kd物理好资源网(原物理ok网)

(3)以O2为原点建立直角坐标系,在图A中画出粒子在有界磁场中可能出现的区域(以斜线标记),并标出此区域与磁场边界交点的坐标,写出相应的计算过程。9kd物理好资源网(原物理ok网)

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如图18A所示如图所示mn为一对水平放置的平行金属板,真空中水平放置两块平行金属板C、D,板上分别有相对的小孔O1、O2,两板连接交流电源,两板之间的电压uCD随时间t的变化如图18B所示。从时刻T=0开始,质量为m=3.2×10-25kg,电荷为q=1.6×10-19C的带正电粒子不断从C板的小孔O1飘进来(飘来的速度很小,可以忽略)。D板上方有一个以MN为水平上界的均匀磁场,MN与D板之间的距离为d=10cm,该均匀磁场的磁感应强度为B=0.10T,方向垂直于纸面向内,粒子受到的重力和粒子间的相互作用力可以忽略不计。 平行金属板C、D之间的距离足够小,两板间粒子的移动时间可以忽略。求:(保留两位显著数字)9kd物理好资源网(原物理ok网)

(1)当C、D两极板之间的电压为U0=9.0V时,进入磁场后,飘进小孔O1的带电粒子的运动半径;9kd物理好资源网(原物理ok网)

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(2) 飘进小孔O1的粒子在t = 0至t = 4.0×10-2 s内能够飞出磁场边界MN的时间范围;9kd物理好资源网(原物理ok网)

(3) 磁场边界上粒子被喷射范围的长度 MN 。9kd物理好资源网(原物理ok网)

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如图A所示,两块平行金属板C、D水平放置在真空中,金属板C、D上相对设置有小孔O1、O2。金属板C、D上接有正弦交流电源,两块板C、D之间的电压UCD随时间t的变化如图B所示。从时刻t=0开始,质量为m=3.2×10-21kg,电荷为q=1.6×10-15C的带正电粒子不断从C板的小孔O1飘进来(假设飘来的速度很小,可以看作是零)。D板外侧有一个以MN为界的均匀磁场,MN与金属板C之间的距离为d=10cm,均匀磁场的大小为B=0.1T,方向如图所示。粒子的引力和粒子间的相互作用力可以忽略不计。 平行金属板C、D间的距离足够小,两板间质点的移动时间可以忽略。求:9kd物理好资源网(原物理ok网)

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(1)带电粒子通过小孔O2进入磁场后,它能飞出磁场边界MN的最小速度是多少?9kd物理好资源网(原物理ok网)

(2)在0至0.04s这段时间内,飘进小孔O1的粒子在什么时候能够穿过电场,飞出磁场边界MN?9kd物理好资源网(原物理ok网)

(3)以O2为原点建立直角坐标系,在图A中画出粒子在有界磁场中可能出现的区域(以斜线标记),并标出此区域与磁场边界交点的坐标,写出相应的计算过程。9kd物理好资源网(原物理ok网)

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如图(A)所示,两块水平放置的平行金属板C、D彼此靠得很近,上面分别有小孔O、O'。水平放置的平行金属轨道P、Q与金属板C、D接触良好,轨道垂直置于磁感应强度为B1=10T的均匀磁场中,轨道间距离L=0.50m。金属棒AB在磁场中沿平行于轨道的方向作往返运动,其速度图如图(B)所示。若定义向右的速度方向为正方向。从t=0开始,质量为m=3.2×10-21kg、电荷为q=1.6×10-19C的带正电粒子不断从C板的小孔O飘进来(假设飘浮速度很小,可视为零)。在D板外侧有一个以MN为界的均匀磁场B2=10T。 MN距离D为d=10cm,图中给出了B1、B2的方向(忽略粒子引力及其相互作用)。9kd物理好资源网(原物理ok网)

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问题:(1)在0到4.0秒之间,一个从O点飘进来的粒子什么时候能够穿过电场并飞出磁场边界MN?9kd物理好资源网(原物理ok网)

(2)粒子从边界 MN 喷射出来的位置之间的最大距离是多少?9kd物理好资源网(原物理ok网)

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