题目列表(包括答案和解析)
如图所示为一种获得高能粒子的装置——环形加速器。环形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小可调节。质量为m、电量为+q的粒子可在环中做匀速圆周运动。P、Q为相距很近的两块中心开有小孔的极板,最初两极板电势都为零,每当粒子飞至P板时,P板电势变为+U,Q板电势仍保持为零,每当粒子离开Q板时,P板电势立即变为零。粒子在P、Q两板间电场的一次次加速下动能不断增大,而粒子的绕行半径通过磁场的调节保持为R不变。粒子经过P、Q极板的时间极短,可忽略不计。设t=0时刻,粒子静止在P板小孔处,在电场作用下加速,并绕行第一圈。
(1)为使粒子始终在半径为R的圆轨道上运动,磁场必须周期性递增。求粒子从t=0时刻起绕行第n圈时的磁感应强度
;
(2)求粒子从t=0时刻起绕行n圈回到P板所需的总时间
。
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两块足够大的平行金属极板水平放置,极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场,变化规律分别如图l、图2所示(规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向)。在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子(不计重力)。若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷
均已知,且
,两板间距
.
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(1)求粒子在0~t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。
(2)求粒子在极板间做圆周运动的最大半径(用h表示)。
(3)若板间电场强度E随时间的变化仍如图1所示,磁场的变化改为如图3所示,试画出粒子在板间运动的轨迹图(不必写计算过程)。
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