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磁場,磁場的磁感應強度大小可調(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,每當粒子離開Q板時,P板電勢立即變?yōu)榱。粒子?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。設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圈時的磁感應強度;
(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強度的正方向)。在t=0時刻由負極板釋放一個初速度為零的帶負電的粒子(不計重力)。若電場強度E0、磁感應強度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動的最大半徑(用h表示)。
(3)若板間電場強度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動的軌跡圖(不必寫計算過程)。
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