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(带电粒子在电场和磁场组合场内的运动)如图,空间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向为y轴正方向,磁场方向垂直于xy平面(纸面)向外,电场和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电场或磁场与撤除前的一样.一带正电荷的粒子从P(x=0,y=h)点以一定的速度平行于x轴正向入射.这时若只有磁场,粒子将做半径为R0的圆周运动:若同时存在电场和磁场,粒子恰好做直线运动.现在,只加电场,当粒子从P点运动到x=R0平面(图中虚线所示)时,立即撤除电场同时加上磁场,粒子继续运动,其轨迹与x轴交于M点.不计重力.求:
(1)粒子到达x=R0平面时速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离;
(2)M点的横坐标xM.
(1)求粒子到达O点的速度大小;
(2)若粒子经过O点后恰好不能从右侧离开该有界磁场,求该有界磁场的宽度d;
(3)图中虚线OX垂直平板电极S2,若改变右侧磁场宽度,当粒子从P点离开磁场时,其速度方向与OX方位的夹角θ=60°,求此粒子在磁场中运动的时间t.
某同学设想用带电粒子的运动轨迹做出“0”、“8”字样,首先,如图甲所示,在真空空间的竖直平面内建立直角坐标系
,在
和
处有两个与
轴平行的水平界面
和
,它们把空间分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,在三个区域内分别存在匀强磁场
、
、
,其
大小满足
,方
向如图甲所示.在Ⅱ区域内的
轴左右
两侧还分别存在匀强电场
、
(图中
未画出),忽略所有电、磁场的边缘效应.
是以坐标原点
为中心对称的正方
形,其边长
.现在界面
上的
A处沿
轴正方向发射一比荷
的带正电荷的粒子(重力不计),粒子恰能沿图中实线途经B、C、,D三点后回到A点并做周期性运动,轨迹构成一个“0”字.已知粒子每次穿越Ⅱ区域时均做直线运动.
(1)求
、
的大小和方向.
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ区域中的匀强电场和磁场,其他条件不变,仍在A处以相同的速度发射相同的粒子,请在Ⅱ和Ⅲ区城内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场,使粒子运动的轨迹成为上下对称的“8”字,且粒子运动的周期跟甲图中相同.请通过必要的计算和分析,求出你所设计的“场”的大小、方向和区域,并在乙图中描绘出带电粒子的运动轨迹和你所设计的“场”.(上面半圆轨迹已在图中画出)
查看习题详情和答案>>(1)求
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ区域中的匀强电场和磁场,其他条件不变,仍在
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成一个“0”字.已知粒子每次穿越Ⅱ区域时均做直线运动.
(1)求电场E1、E2的大小和方向.
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ区域中的匀强电场和磁场,其他条件不变,仍在A处以相同的速度发射相同的粒子,使粒子运动的轨迹成为上、下对称的“8”字,且运动周期不变,请在答题纸中的乙图上Ⅱ和Ⅲ区域内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场,并画出带电粒子的运动轨迹和你所设计的“场”.