題目列表(包括答案和解析)
如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置——環(huán)形加速器。環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié)。質(zhì)量為m、電量為+q的粒子可在環(huán)中做勻速圓周運(yùn)動。P、Q為相距很近的兩塊中心開有小孔的極板,最初兩極板電勢都為零,每當(dāng)粒子飛至P板時,P板電勢變?yōu)椋?i>U,Q板電勢仍保持為零,每當(dāng)粒子離開Q板時,P板電勢立即變?yōu)榱恪AW釉?i>P、Q兩板間電場的一次次加速下動能不斷增大,而粒子的繞行半徑通過磁場的調(diào)節(jié)保持為R不變。粒子經(jīng)過P、Q極板的時間極短,可忽略不計(jì)。設(shè)t=0時刻,粒子靜止在P板小孔處,在電場作用下加速,并繞行第一圈。
(1)為使粒子始終在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動,磁場必須周期性遞增。求粒子從t=0時刻起繞行第n圈時的磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(2)求粒子從t=0時刻起繞行n圈回到P板所需的總時間。
兩塊足夠大的平行金屬極板水平放置,極板間加有空間分布均勻、大小隨時間周期性變化的電場和磁場,變化規(guī)律分別如圖l、圖2所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向)。在t=0時刻由負(fù)極板釋放一個初速度為零的帶負(fù)電的粒子(不計(jì)重力)。若電場強(qiáng)度E0、磁感應(yīng)強(qiáng)度B0、粒子的比荷均已知,且
,兩板間距
.
(1)求粒子在0~t0時間內(nèi)的位移大小與極板間距h的比值。
(2)求粒子在極板間做圓周運(yùn)動的最大半徑(用h表示)。
(3)若板間電場強(qiáng)度E隨時間的變化仍如圖1所示,磁場的變化改為如圖3所示,試畫出粒子在板間運(yùn)動的軌跡圖(不必寫計(jì)算過程)。
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