某粒子束實驗裝置的基本原理如圖甲所示。在三維坐標系Oxyz中,z軸左側I區寬度為d,其間充滿電場強度大小為E1=E0、方向沿x軸正方向的勻強電場,右邊界面與x軸垂直交于坐標原點O,固定粒子源能夠從小孔沿x軸正方向發射質量為m、電荷量為2e的α粒子,在Ⅰ區經過加速后過O點時的速度為v0;Ⅱ區寬度為L,右邊界面與x軸垂直交于O1,在該界面處放置一邊長為L2的正方形擋板,擋板面與x軸垂直,且擋板中心與O1點重合,Ⅱ區存在磁場,磁場的磁感應強度沿x方向的分量始終為零,沿y和z方向的分量By和Bz隨時間周期性變化規律如圖乙所示,且B0=mv03eL;Ⅲ區寬度為L,右邊界面與x抽垂直交于O2點,其內充滿場強為E2=mv2012eL、沿x軸正方向的勻強電場。一足夠大的熒光屏垂直x軸固定Ⅲ區右邊界面。忽略粒子間的相互作用,不計重力,α粒子在磁場中的運動時間遠小于磁場變化周期T,求:

(1)α粒子從粒子源射出后的速度大小v;
(2)在0~T2時間內,判斷是否有粒子打在熒光屏上,若有,則磁感應強度B至少為多大才能使粒子打在熒光屏上;
(3)若不考慮在磁場突變時運動的粒子,且單位時間內粒子源發射粒子的數量恒定,則0~T時間內,能夠打在熒光屏上的a粒子數與小孔發射出的α粒子總數的比值;
(4)打在熒光屏上的α粒子距O2點的最遠距離(結果可保留根號形式)。
L
2
m
v
0
3
e
L
m
v
2
0
12
e
L
T
2
【考點】帶電粒子由磁場進入電場中的運動.
【答案】(1)α粒子從粒子源射出后的速度大小v為;
(2)在0~時間內,有粒子打在熒光屏上,磁感應強度B至少為才能使粒子打在熒光屏上;
(3)0~T時間內,能夠打在熒光屏上的α粒子數與小孔發射出的α粒子總數的比值為;
(4)打在熒光屏上的α粒子距O2點的最遠距離為L。
v
2
0
-
4
e
E
0
d
m
(2)在0~
T
2
4
mv
0
17
e
L
(3)0~T時間內,能夠打在熒光屏上的α粒子數與小孔發射出的α粒子總數的比值為
16
51
(4)打在熒光屏上的α粒子距O2點的最遠距離為
11
2
6
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優網所有,未經書面同意,不得復制發布。
發布:2024/6/27 10:35:59組卷:220引用:1難度:0.1
相似題
-
1.在如圖所示的平面直角坐標系中,第二象限內存在水平向左的勻強電場,在x軸上有兩個粒子源A、B,沿y軸正向以相同速度同時發射質量相同、電荷量相同的帶負電的粒子,粒子源A、B的坐標分別為xA=-9L、xB=-4L。通過電場后A、B兩處發射的粒子分別從y軸上的C、D兩點(圖中未畫出)進入第一象限。不計粒子重力及粒子間的相互作用。
(1)設C、D兩點坐標分別為(0,yC)、(0,yD),求yC、yD的比值;
(2)若第一象限內未加任何場,兩處粒子將在第一象限內某點相遇,求相遇點的橫坐標;
(3)若第一象限內y>yC區域,加上垂直于坐標平面方向向里的勻強磁場(圖中未畫出),兩處粒子最終將從磁場飛出,求兩處粒子飛出位置間的距離。發布:2024/12/29 20:30:1組卷:25引用:3難度:0.4 -
2.如圖,在xOy坐標系中的第一象限內存在沿x軸正方向的勻強電場,第二象限內存在方向垂直紙面向外磁感應強度B=
的勻強磁場,磁場范圍可調節(圖中未畫出)。一粒子源固定在x軸上M(L,0)點,沿y軸正方向釋放出速度大小均為v0的電子,電子經電場后從y軸上的N點進入第二象限。已知電子的質量為m,電荷量的絕對值為e,ON的距離3mv02eL,不考慮電子的重力和電子間的相互作用,求:233L
(1)第一象限內所加電場的電場強度;
(2)若磁場充滿第二象限,電子將從x軸上某點離開第二象限,求該點的坐標;
(3)若磁場是一個圓形有界磁場,要使電子經磁場偏轉后通過x軸時,與y軸負方向的夾角為30°,求圓形磁場區域的最小面積。發布:2024/12/29 23:30:1組卷:256引用:5難度:0.3 -
3.在“質子療法”中,質子先被加速到具有較高的能量,然后被引向轟擊腫瘤,殺死細胞。如圖所示,質量為m、電荷量為q的質子從極板A處由靜止加速,通過極板A1中間的小孔后進入速度選擇器,并沿直線運動。速度選擇器中的勻強磁場垂直紙面向里,磁感應強度大小為B=0.01T,極板CC1間的電場強度大小為E=1×105N/C。坐標系xOy中yOP區域充滿沿y軸負方向的勻強電場Ⅰ,xOP區域充滿垂直紙面向外的勻強磁場Ⅱ,OP與x軸夾角a=30°。勻強磁場Ⅱ的磁感應強度大小B1,且1T≤B1≤1.5T。質子從(0,d)點進入電場Ⅰ,并垂直OP進入磁場Ⅱ。取質子比荷為
,d=0.5m。求:qm=1×108C/kg
(l)極板AA1間的加速電壓U;
(2)勻強電場Ⅰ的電場強度E1;
(3)質子能到達x軸上的區間的長度L(結果用根號表示)。發布:2024/12/29 20:30:1組卷:121引用:3難度:0.6