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Physics Senior High

分かる方お願いします。。。

第3 問 (配上 32 下図のような装置で陽イオンの運動を考える。イオン源から出た質旦、 電気量 (> 0) の陽イオンが, 極板Aの穴を通り z軸に沿って加速され、極板Aと極板Bの 穴を通退する。 その後、陽イオンは平行極板CD間に入射し. 軌道が図のように?軸 の正の向きに曲がり、 極板Cに衝突することなくCD間を出る。CD間を出ると陽イ オンは直進してz軸に垂直なスクリーンSに達する。極板AとB 行で 間請はヵュ である。また, Bは接地され、AB間の電位差の大きさは直流電源あめによりY」(>0) になっている。 一方.平行本板CDの剛隔はgdで, Dは接地され、 CD問の電位差の 大きさは直流電源《⑮により Vs(> 0)になっている。 陽イオンが運動する空間の電場 はAB間とCD聞にのみ存在し. それぞれ一様で、AB則ではz方1 方向に生しているものとする。図のように 。 CD 問では 。平行醒板CD の長きは了。, その右端から スクリーンSまでの距離はと。とする。また. 陽イオンは, CD間で軌道が曲がらなけ ればCD庫の中央をz軸に沿って直進し、スク* ン8上の=0の点に倍する。図 の装置全体は真空中にあるとし. 陽イオンが受け る重力は無視して以下の問いに答え よ。 引] 直流電 (@はAB間で陽イオンの速さが増加するよう はCD半 続きれている。 (1) 極板Aには、電源のの正極と負極のどちらがつをがっているか。また。 大板 でCには, 電源の正極と負極のどちらがつながっているみ。 では陽イオンの切道がy軸の正の向きに曲がるようにそれぞれ [B] Aの穴を通過するときの陽イオ ンの速さを無視して以下の問いに答えよ。 (の AB則の生協の大ききを求めよ。 | (3) 陽イオンがAの穴からBの穴に達するまでの間に, 電場から される仕事を来 めよ。 また, Bの穴を通るときの幅イオンの速さ pp を求めよ。 (4) CD 韻における陽イオンの加速度の大きさを求めよ。 | (⑮) 図の9は CD 間を出た後の陽イオンの雪遺のz 轄に対する叙きである< tan 9 を求めよ。また, CD 間を出るときの陽イオンのヵ族標 ヵ」 を求めよ。い | ずれも ?s を用いてもよい。 (6) 陽イオンが達するスクリーンS上の点の座標y。 をtan 9 。 を用いて 表せ。 (⑦) 陸イオンの質量 mn が2倍になると. ps の値. およびAの人欠を通ってからス リーン S に達するまでにかかる時間はそれぞれ何倍にをるか。 [C] 実際には。 馬イオンが達するスクリーンS上の点のヶ座娠はy。とys 2の 間に分布した。 これは、ムの穴を通過するときの陽イオンの運動エネルギーが9 から たas の間に分布しているからである。 8) Kaxをm 9 居、 の 、 7 4ぁ。 の中から必要なものを用い て表せ。ただし, ss は(3)の仕事に比べて十分に小さいとし, 団 が1に比べ て二分に小さい場合に成り立つ近似式1+。呈 ー = を用いよ。

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Physics Senior High

【物理 電磁気学】 以下の問題について。 〔B〕(ク) らせん運動のピッチの求め方が分かりません。 教えてください! 他は十分理解しています。

図1 に示すように, z 軸の正の方向を向く磁束密度の一様な磁界内に, 正電荷を薄び た質量 の粒子が, xz 面内で, x 軸の正の方向と のの角をなす向きに, 速さりで原点0に 入射した。 〔【A〕 9=0* のとき 粒子は大きさ のローレンツカを向心力として 面内で等速円運動を行う。そ の直道を図示(右ページ)すると のようになる。 また, 円運動の周期は ある。 〔(B〕 <9<90* のとき この粒子の運動を, 電方向の運動と xy 面内の運動とに分けて考える。 まず z 還方向の運動について考える。この方向にローレンツカは成分をもたないから, 粒子は々軸の正の方向に 運動をする。 次に, *y 面内に射影した運動について考える。粒子の初速度の成分はpcosので, y 成分は 0 であり, このときに粒子が磁界から受けるローレンツ力の大きさは る。 ローレンツカは大きさが一定で, 粒子の運動方向とつねに垂直にはたらくので, 炒子 は射影した *y面内では等速円運動を行う。この円運動の軌造半径は | ⑰) | であり, 円 運動の周期は | 全) | である。 したがって, 粒子の合成運動は 図 2 に示すように, 磁界の向きを軸とするらせん運動 となり, らせん連動のピッチ7/は

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