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  • 更新 2023-09-06
  • 科目 物理
  • 题型 计算题
  • 难度 中等
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某同学设计了一种粒子加速器的理想模型。如图所示, xOy 平面内,x轴下方充满垂直于纸面向外的匀强磁场,x轴上方被某边界分割成两部分,一部分充满匀强电场(电场强度与 y 轴负方向成 α 角),另一部分无电场,该边界与y轴交于M点,与x轴交于N点。只有经电场到达N点、与 x 轴正方向成 α 角斜向下运动的带电粒子才能进入磁场。从M点向电场内发射一个比荷为 q m 的带电粒子A,其速度大小为 v 0 、方向与电场方向垂直,仅在电场中运动时间T后进入磁场,且通过N点的速度大小为 2 v 0 。忽略边界效应,不计粒子重力。

1)求角度 α MN两点的电势差。

2)在该边界上任意位置沿与电场垂直方向直接射入电场内的、比荷为 q m 的带电粒子,只要速度大小适当,就能通过N点进入磁场,求N点横坐标及此边界方程。

3)若粒子A第一次在磁场中运动时磁感应强度大小为 B 1 ,以后每次在磁场中运动时磁感应强度大小为上一次的一半,则粒子AM点发射后,每次加速均能通过N点进入磁场。求磁感应强度大小 B 1 及粒子A从发射到第n次通过N点的时间。

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某同学设计了一种粒子加速器的理想模型。如图所示,xOy平面内