एक इलेक्ट्रॉन $v = v_0 \hat{i}$ वेग के साथ एक घनाकार क्षेत्र (जिसके फलक निर्देशांक तलों के समानांतर हैं) में प्रवेश करता है,जिसमें एकसमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र मौजूद हैं। इलेक्ट्रॉन की कक्षा $xy$-तल के समानांतर एक तल में सर्पिल (spiral) गति करती हुई पाई जाती है। $\vec{E}$ और $\vec{B}$ क्षेत्रों के उस विन्यास का सुझाव दें जो ऐसा कर सके।

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(A) इलेक्ट्रॉन $\vec{v} = v_0 \hat{i}$ वेग के साथ क्षेत्र में प्रवेश करता है।
$xy$-तल के समानांतर एक तल में सर्पिल गति के लिए,चुंबकीय बल को $xy$-तल में वृत्तीय गति के लिए अभिकेंद्र बल प्रदान करना होगा। इसके लिए $z$-अक्ष की दिशा में चुंबकीय क्षेत्र $\vec{B} = B_0 \hat{k}$ की आवश्यकता है।
चुंबकीय बल $\vec{F}_m = -e(\vec{v} \times \vec{B}) = -e(v_0 \hat{i} \times B_0 \hat{k}) = e v_0 B_0 \hat{j}$ होता है।
इलेक्ट्रॉन के सर्पिल पथ के लिए,उसकी गति बदलनी चाहिए,जो विद्युत क्षेत्र $\vec{E}$ द्वारा होती है। चूंकि इलेक्ट्रॉन $xy$-तल में गति कर रहा है और सर्पिल फैल रहा है,इसलिए $xy$-तल में विद्युत क्षेत्र का एक घटक आवश्यक है। विशेष रूप से,$\vec{E} = E_0 \hat{i}$ का विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉन को त्वरित करेगा,जिससे उसकी गति $v$ बढ़ेगी और परिणामस्वरूप वृत्तीय पथ की त्रिज्या $r = \frac{mv}{eB}$ बढ़ेगी,जिससे सर्पिल प्रक्षेपवक्र प्राप्त होगा।

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$x=0$ और $x=\frac{3R}{2}$ के बीच के क्षेत्र में (आकृति में क्षेत्र $2$) एक समान चुंबकीय क्षेत्र $B$ कागज के तल के लंबवत अंदर की ओर है। $+Q$ आवेश और $p$ संवेग वाला एक कण $x$-अक्ष की दिशा में क्षेत्र $1$ से क्षेत्र $2$ में बिंदु $P_1(y=-R)$ पर प्रवेश करता है। निम्नलिखित में से कौन सा/से विकल्प सही है/हैं?
$[A]$ $B > \frac{2}{3} \frac{p}{QR}$ के लिए,कण फिर से क्षेत्र $1$ में प्रवेश करेगा।
$[B]$ $B = \frac{8}{13} \frac{p}{QR}$ के लिए,कण $x$-अक्ष पर स्थित बिंदु $P_2$ के माध्यम से क्षेत्र $3$ में प्रवेश करेगा।
$[C]$ जब कण क्षेत्र $2$ में सबसे लंबे संभव पथ के माध्यम से क्षेत्र $1$ में फिर से प्रवेश करता है,तो बिंदु $P_1$ और $y$-अक्ष से सबसे दूर के बिंदु के बीच उसके रैखिक संवेग में परिवर्तन का परिमाण $p/\sqrt{2}$ है।
$[D]$ एक निश्चित $B$ के लिए,समान आवेश $Q$ और समान वेग $v$ वाले कणों के लिए,बिंदु $P_1$ और क्षेत्र $1$ में पुनः प्रवेश के बिंदु के बीच की दूरी कण के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

एक प्रोटॉन, एक ड्यूटेरॉन (${ }_1 H^2$ का नाभिक) और एक $\alpha$-कण समान गतिज ऊर्जा के साथ एकसमान चुंबकीय क्षेत्र में क्षेत्र के लंबवत प्रवेश करते हैं। उनके वृत्ताकार पथों की त्रिज्याओं का अनुपात क्या है?

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एक इलेक्ट्रॉन बीम $1.6 \times 10^7 \ m/s$ के वेग के साथ $0.1 \ T$ तीव्रता वाले चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत यात्रा करती है। इलेक्ट्रॉन बीम के पथ की त्रिज्या की गणना करें। (दिया गया है: इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान $m_e = 9 \times 10^{-31} \ kg$)

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