容器内某放射性原子在衰变生成新核过程中放出一个粒子,设该粒子的质量为m,电荷量为q,设粒子从放射源出进入平行极板S1窄缝时初速度近似为零,平板电极S1和S2间的电势差为U-高二物理

题目简介

容器内某放射性原子在衰变生成新核过程中放出一个粒子,设该粒子的质量为m,电荷量为q,设粒子从放射源出进入平行极板S1窄缝时初速度近似为零,平板电极S1和S2间的电势差为U-高二物理

题目详情

容器内某放射性原子在衰变生成新核过程中放出一个粒子,设该粒子的质量为m,电荷量为q,设粒子从放射源出进入平行极板S1窄缝时初速度近似为零,平板电极S1和S2间的电势差为U,粒子经电场加速后,沿OX方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场,OX垂直平板电极S2,当粒子从P点离开磁场右边界MN时,其速度方向与OX方位的夹角θ=60°,如图所示,整个装置处于真空中.
(1)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R;
(2)求粒子在磁场中运动所用时间t;
(3)若撤去磁场,并在原磁场区域加上平行于极板方向的匀强电场,使粒子仍然从边界MN上岸原方向出射,求所加匀强电场的电场强度大小.
题型:问答题难度:中档来源:不详

答案

(1)设粒子离开电场时速度为v0,对加速过程有:
qU=class="stub"1
2
mv02…①
粒子在磁场中有:
qv0B=m
v02
R
…②
由②、③得:
R=class="stub"m
qB
class="stub"2qU
m
=class="stub"1
B
class="stub"2mU
q
…③
(2)粒子做圆周运动的回旋周期
T=class="stub"2πR
v0
=class="stub"2πm
qB
…④
粒子在磁场中运动时间为:
t1=class="stub"1
6
T…⑤
由④⑤得:
t1=class="stub"πm
3qB
…⑥
(3)粒子进入新电场中做类平抛运动
Rsinθ=v0t2…⑦
vy=class="stub"qE
m
t2…⑧
在P点处,有:
vy=v0tanθ… ⑨
联立上述方程得:
E=2B
class="stub"2qU
m
…⑩
答:(1)粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R=class="stub"1
B
class="stub"2mU
q

(2)粒子在磁场中运动所用时间t=class="stub"πm
3qB

(3)若撤去磁场,并在原磁场区域加上平行于极板方向的匀强电场,使粒子仍然从边界MN上岸原方向出射,所加匀强电场的电场强度大小2B
class="stub"2qU
m

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