(18分)如图所示,真空中以为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域的最下端与xoy坐标系的x轴相切于坐标原点O,圆形区域的右
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(18分)如图所示,真空中以为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域的最下端与xoy坐标系的x轴相切于坐标原点O,圆形区域的右
题型:不详
难度:
来源:
(18分)如图所示,真空中以
为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域的最下端与xoy坐标系的x轴相切于坐标原点O,圆形区域的右端与平行y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴的上方足够大的范围内有方向水平向左的匀强电场,电场强度E=1.0×10
5
N/C。现从坐标原点O沿xoy平面在y轴两侧各30°角的范围内发射速率均为v
0
=1.0×10
6
m/s的带正电粒子,粒子在磁场中的偏转半径也为r=0.1m,已知粒子的比荷
,不计粒子的重力、粒子对电磁场的影响及粒子间的相互作用力,求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小;
(2)沿y轴正方向射入磁场的粒子,在磁场和电场中运动的总时间;
(3)若将匀强电场的方向改为竖直向下,其它条件不变,则粒子达到x轴的最远位置与最近位置的横坐标之差。
答案
(1)
(2)
(3)
解析
试题分析:(1)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,由
①
可得:
②
(2)分析可知,带电粒子运动过程如图所示,
由粒子在磁场中运动的周期
③
可知粒子第一次在磁场中运动的时间:
④
⑤
粒子在电场中的加速度
⑥
粒子在电场中减速到0的时间:
⑦
由对称性,可知运动的总时间:
⑧
即
⑨
(3)由题意分析可知,当粒子沿着y轴两侧30
0
角射入时,将会沿着水平方向射出磁场区域,之后垂直虚线MN分别从P" 、Q"射入电场区,做类平抛运动,最终到达x轴的位置分别为最远位置P和最近位置Q。 ⑩
由几何关系P"到x轴的距离
, (11)
最远位置P坐标为
(12)
Q"到x轴的距离
(13)
最近位置Q坐标为
(14)
所以,坐标之差为
(15)
(16)
评分标准:①②每式2分,③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩(11)(12)(13)(14)(15)(16)每式1分。
举一反三
如图甲,直角坐标系xOy在竖直平面内,x轴上方(含x轴)区域有垂直坐标系xOy向里的匀强磁场,磁感应强度B
0
=
T;在x轴下方区域有正交的匀强电场和磁场,场强E随时间t的变化关系如图乙,竖直向上为电场强度正方向,磁感应强度B随时间t的变化关系如图丙,垂直xOy平面为磁场的正方向。光滑的绝缘斜面在第二象限,底端与坐标原点O重合,与负x轴方向夹角θ=30°。
一质量m=1×10
-5
kg、电荷量q=1×10
-4
C的带正电的粒子从斜面上A点由静止释放,运动到坐标原点时恰好对斜面压力为零,以此时为计时起点。求:
(1)释放点A到坐标原点的距离L;
(2)带电粒子在t=2.0s时的位置坐标;
(3)在垂直于x轴的方向上放置一俘获屏,要使带电粒子垂直打在屏上被俘获,屏所在位置的横坐标应满足什么条件?
题型:不详
难度:
|
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如图所示,在匀强电场中建立直角坐标系xoy,y轴竖直向上,一质量为m、电荷量为+q的微粒从x轴上的M点射出,方向与x轴夹角为θ,微粒恰能以速度v做匀速直线
运动,重力加速度为g。
(1)求匀强电场场强E的大小及方向;
(2)若再叠加一圆形边界的匀强磁场,使微粒能到达x轴上的N点,M、N两点关于原点o对称,
=L,微粒运动轨迹也关于y轴对称。 己知所叠加磁场的磁感应强度大小为B,方向 垂直xoy平面向外。求磁场区域的最小面积S 及微粒从M运动到N的时间t。
题型:不详
难度:
|
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在xOy平面内,直线OP与y轴的夹角α=45°。第一、第二象限内存在方向分别为竖直向下和水平向右的匀强电场,电场强度大小均为E=1.0×10
5
N/C;在x轴下方有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=0.1T,如图所示。现有一带正电的粒子从直线OP上某点A(-L, L)处静止释放。设粒子的比荷
=4.0×10
7
C/kg,粒子重力不计。求:
(1)若L="2" cm,粒子进入磁场时与x轴交点的横坐标及粒子速度的大小和方向;
(2)如果在直线OP上各点释放许多个上述带电粒子(粒子间的相互作用力不计),试证明各带电粒子进入磁场后做圆周运动的圆心点的集合为一抛物线。
题型:不详
难度:
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如图所示,在重力、电场力和洛伦兹力作用下,一带电液滴做直线运动,下列关于带电液滴的电性和运动的说法不正确的是( )
A.液滴可能带负电
B.液滴一定做匀速直线运动
C.不论液滴带正电还是负电,运动轨迹为同一条直线
D.液滴不可能在垂直电场的方向上运动
题型:不详
难度:
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如图所示,x轴的上方存在方向与x轴正方向成135
0
角的匀强电场,电场强度为E=1×10
3
V/m,x轴的下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。有一个质量为m=1×10
-
11
kg,电荷量为q=1×10
-7
C的带正电粒子,从坐标原点O以速度v=2×10
3
m/s沿与x轴负方向成45°角方向进入磁场,设x轴上下方的电场和磁场区域足够大,不计粒子重力。求:
(1)粒子从O点出发到第一次经过x轴前,在磁场中运动轨迹的半径。
(2)粒子从O点出发到第一次经过x轴所经历的时间。
(3)粒子从O点出发到第四次经过x轴的坐标。
题型:不详
难度:
|
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