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如图所示.半径分别为a、b的两同心虚线圆所围空间分别存在电场和磁场,中心O处固定一个半径很小(可忽略不计)的金属球,在小圆空间内存在沿半径向内的辐向电场,小圆周与金属-高三物理
题目简介
如图所示.半径分别为a、b的两同心虚线圆所围空间分别存在电场和磁场,中心O处固定一个半径很小(可忽略不计)的金属球,在小圆空间内存在沿半径向内的辐向电场,小圆周与金属-高三物理
题目详情
如图所示. 半径分别为a 、b的两同心虚线圆所围空间分别存在电场和磁场,中心O处固定一个半径很小(可忽略不计)的金属球,在小圆空间内存在沿半径向内的辐向电场,小圆周与金属球间电势差U,两圆之间存在垂直于纸面向里的匀强磁场,设有一个带负电的粒子从金属球表面沿x轴正方向以很小的初速度逸出,粒子质量为m,电荷量为q.(不计粒子的重力,忽略粒子逸出的初速度)
试求:(1)粒子到达小圆周上时的速度为多大?
(2)粒子以(1)中的速度进入两圆间的磁场中,当磁感应强超过某一临界值时,粒子将不能到达大圆周,求此磁感应强度的最小值B.
(3)若当磁感应强度取(2)中最小值,且
时,粒子运动一段时间后恰好能沿x轴负方向回到原出发点,求粒子从逸出到第一次回到原出发点的过程中,在磁场中运动的时间.(设粒子与金属球正碰后电量不变且能以原速率原路返回)
题型:计算题
难度:中档
来源:不详
答案
(1)
(2)
(3)
(1)粒子在电场中加速,根据动能定理得:
………………3分
所以
………………3分
(2)粒子进入磁场后,受络伦兹力做匀速圆周运动,
有
…………………………2分
要使粒子不能到达大圆周,其最大的圆半径为轨迹圆与大圆周相切,如图.
则有
…………2分 所以
联系解得
……………………2分
(3)由图可知
………………2分
则粒子在磁场中转
,然后沿半径进入电场减速到达金属球表面,再经电场加速原路返回磁场,如此重复,恰好经过4个回旋后,沿与原出射方向相反的方向回到原出发点.
因为
,
…………2分
将B代入,得粒子在磁场中运动时间为
……2分
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一带电量q=2×10-5C的微粒,以v1
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如图甲所示为一个质量为m、带
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