高中物理速度选择器和回旋加速器解题技巧及练习题.pdfVIP

高中物理速度选择器和回旋加速器解题技巧及练习题 一、速度选择器和回旋加速器 1．有一个正方体形的匀强磁场和匀强电场区域，它的截面为边长 L=0.20m 的正方形，其电 场强度为 E 4.0 105 V/m ，磁感应强度 B 2.0 10 2 T，磁场方向水平且垂直纸面向里， m 10 当一束质荷比为 4.0 10 kg/C 的正离子流（其重力不计）以一定的速度从电磁场的 q 正方体区域的左侧边界中点射入，如图所示。（计算结果保留两位有效数字） (1)要使离子流穿过电场和磁场区域而不发生偏转，电场强度的方向如何？离子流的速度多 大？ (2)在 (1)的情况下，在离电场和磁场区域右边界 D=0.40m 处有与边界平行的平直荧光屏。若 只撤去电场，离子流击中屏上 a 点；若只撤去磁场，离子流击中屏上 b 点。求 ab 间距 离。（ a，b 两点图中未画出） 7 【答案】(1)电场方向竖直向下； 2 ×10m/s ；(2)0.53m 【解析】 【分析】 【详解】 (1) 电场方向竖直向下，与磁场构成粒子速度选择器，离子运动不偏转，根据平衡条件有 qE = qvB 解得离子流的速度为 E 7 v =2 × 10m/s B (2)撤去电场，离子在碰场中做匀速圆周运动，所需向心力由洛伦兹力提供，则有 2 v qvB m R 解得 mv R =0.4m qB 离子离开磁场区边界时，偏转角为 ，根据几何关系有 L 1 sin R 2 解得 o 30 在磁场中的运动如图 1 所示 偏离距离 y1 R Rcos =0.054m 离开磁场后离子做匀速直线运动，总的偏离距离为 y y1 D tan =0.28m 若撤去磁场，离子在电场中做匀变速曲线运动通过电场的时间 L t v 加速度 qE a