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如图所示,甲,乙,丙分别是磁感应强度相同的圆形、正方形、正菱形(倾斜放置的正方形)匀强磁场区域(圆形直径与正方形边长及正菱形对角线长度相同).相同带电粒子以相同速度沿垂直于磁场方向,对准中心O分别进入三个区域.则粒子分别经过三个磁场区域所用的时间由短到长顺序可能为(  )
A.甲、乙、丙B.乙、丙、甲C.丙、乙、甲D.丙、甲、乙

电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力:qvB=
mv2
r
整理得r=
mv
qB
,两过程电子速度v相同,所以半径相同.
粒子在磁场中的可能运动情况如图所示,

电子从O点水平进入由于它们进入正菱形、圆形磁场和矩形磁场的轨道半径、速度是相同的,我们把正菱形、圆形磁场和矩形磁场的边界放到同一位置如图所示,由图可以看出进入磁场区域的电子的轨迹1,先出正菱形,再出圆形磁场,再出矩形磁场;进入磁场区域的电子的轨迹2,同时从正菱形、圆形与矩形边界处磁场;进入磁场区域的电子的轨迹3,先出正菱形,再出圆形磁场,再出矩形磁场;所以电子不会先出矩形的磁场,粒子分别经过三个磁场区域所用的时间是相等,或由短到长顺序可能为丙、甲、乙.故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

如图甲所示为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的比荷时所用实验装置的示意图.K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴极发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿00’方向垂直进人方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域.磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转.已知圆形磁场的半径为r,圆心为C.
某校物理实验小组的同学们利用该装置,进行了以下探究测量:
第一步:调节两种场的强弱.当电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B时,使得电子恰好能够在复合场区域内沿直线运动.
第二步:撤去电场,保持磁场和电子的速度不变,使电子只在磁场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过推算得到电子的偏转角为α(CP与OO′下之间的夹角).
求:(1)电子在复合场中沿直线向右飞行的速度;
(2)电子的比荷
e
m

(3)有位同学提出了该装置的改造方案,把球形荧屏改成平面荧屏,并画出了如图乙的示意图.已知电场平行金属板长度为L1,金属板右则到荧屏垂直距离为L2.实验方案的第一步不变,可求出电子在复合场中沿直线向右飞行的速度.第二步撤去磁场,保持电场和电子的速度不变,使电子只在电场力的作用下发生偏转,打在荧屏上出现一个亮点P,通过屏上刻度可直接读出电子偏离屏中心点的距离
.
O/Q
=y
.同样可求出电子的比荷
e
m
.请你判断这一方案是否可行?并说明相应的理由.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图甲所示,x方向足够长的两个条形区域,其y方向的宽度分别为l1=0.1m和l2=0.2m,两区域分别分布着磁感应强度为B1和B2的磁场,磁场方与xy平面垂直向里,磁感应强度B2=0.1T,B1随时间变化的图象如图乙所示.现有大量粒子从坐标原点O以恒定速度v=2×106m/s不断沿y轴正方向射入磁场,已知带电粒子的电量q=-2×10-8C,质量m=4×10-16kg,不考虑磁场变化产生的电场及带电粒子的重力.求:
(1)在图乙中0~1s内,哪段时间从O发射的粒子能进入磁感应强度B2的磁场?
(2)带电粒子打在磁场上边界MN上的x坐标范围是多少?
(3)在MN以下整个磁场区域内,单个带电粒子运动的最长时间和最短时间分别是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图,两水平放置的平行金属板M、N放在匀强磁场中,导线ab帖着M、N边缘以速度V向右匀速滑动,当一带电粒子以水平速度V0射入两板间后,能保持匀速直线运动,该带电粒子可能(  )
A.带正电、速度方向向左B.带负电速度方向向左
C.带正电速度方向向右D.带负电速度方向向右

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图,坐标系xOy在竖直平面内,第一象限内分布匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外;第二象限内分布着沿x轴正方向的水平匀强电场,场强大小E=
B2qL
6m
,质量为m、电荷量为+q的带电粒子从A点由静止释放,A点坐标为(-L,
3
2
L
),在静电力的作用下以一定速度进入磁场,最后落在x轴上的P点.不计粒子的重力.求:
(1)带电粒子进入磁场时速度v的大小.
(2)P点与O点之间的距离.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

一个初速度为零的质子,经过电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度B的匀强磁场,已知质子质量m,电量q,试求:
(1)质子进入磁场中的速度?
(2)质子在磁场中运动的轨道半径及周期?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

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A.带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同
B.从M点射入的带电粒子可能先飞出磁场
C.从N点射入的带电粒子可能先飞出磁场
D.从N点射入的带电粒子不可能比M点射入的带电粒子先飞出磁场

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两个电荷量分别为q和-q的带电粒子分别以速度Va和Vb沿射入匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,磁场宽度为d,两粒子同时由A点出发,同时到达B点,如图所示,则(  )
A.a粒子带负电,b粒子带正电
B.两粒子的轨道半径之比Ra:Rb=
3
:1
C.两粒子的质量之比ma:mb=1:2
D.两粒子的速度之比Va:Vb=1:2

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如图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在AC板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是(  )
A.带电粒子每运动一周被加速两次
B.带电粒子每运动一周P1P2=P3P4
C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关
D.加速电场方向需要做周期性的变化

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