题目内容

(18分)静止于A处的离子,经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,并从P点垂直CF进入矩形区域的有界匀强磁场.静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场,已知圆弧虚线的半径为R,其所在处场强为E、方向如图所示;离子质量为m、电荷量为q;,磁场方向垂直纸面向里;离子重力不计.

(1)求加速电场的电压U;
(2)若离子能最终打在QF上,求磁感应强度B的取值范围.

(1)(2)

解析试题分析:解:(1)离子在加速电场中加速,根据动能定理,有:     ①
离子在辐向电场中做匀速圆周运动,电场力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
      ②   联立①②得:      ③
(2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:     ④
联立②④得:      ⑤
离子能打在QF上,则既没有从DQ边出去也没有从PF边出去,则离子运动径迹的边界如图中Ⅰ和Ⅱ.
由几何关系知,离子能打在QF上,必须满足:         ⑥
联立⑤⑥得:      ⑦

(评分说明:①②③④⑤⑥⑦每式2分,离子在磁场中运动径迹如图Ⅰ和Ⅱ各2分)
考点: 带电粒子在电场和磁场中的运动 动能定理

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