如图所示,xOy平面内半径为R的圆O"与y轴相切于原点O。在该圆区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)从
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如图所示,xOy平面内半径为R的圆O"与y轴相切于原点O。在该圆区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)从
题型:不详
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如图所示,xOy平面内半径为R的圆O"与y轴相切于原点O。在该圆区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)从O点沿x轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经T
0
时间从P点射出。
(1)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经
时间恰从圆形区域的边界射出。求电场强度的大小和粒子离开电场时速度的大小;
(2)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的2倍,求粒子在磁场中运动的时间。
答案
(1)E=
;
;(2)
。
解析
试题分析:(1)设电场强度为E,磁感强度为B;粒子的初速度为v。同时存在电场和磁场时,带电粒子做匀速直线运动,有:2R=vT
0
;解得v=
(1分)
撤去磁场,只存在电场时,粒子做类平抛运动,有:
x=v×
(1分) y=
×
(1分)
由以上式子可知x=y=R,粒子从图中的M点离开电场,解得:E=
(1分)
又:v
x
=v,v
y
=at=
(1分)
则粒子离开电场时的速度V=
(1分)
(2)同时存在电场和磁场时,带电粒子做匀速直线运动有:qvB=qE (1分)
只存在磁场时,粒子做匀速圆周运动,设半径为r。
q×2v×B =
(1分)
由以上式子可求得r=R,可知粒子在磁场中运动
圆周 (2分)
所以,粒子在磁场中运动的时间t=
(2分)
举一反三
如图所示的速度选择器中有正交的电场和磁场,有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中,并沿直线运动(不考虑重力作用),则此粒子
A.一定带正电
B.一定带负电
C.一定不带电
D.可能带正电或负电,也可能不带电
题型:不详
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(16分)如图所示,在平面直角坐标系xoy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向里的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出);在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场.一粒子源固定在x轴上坐标为(-L,0)的A点.粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为v的电子,电子恰好能通过y轴上坐标为(0,2L)的C点,电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成15°角的射线ON(已知电子的质量为m,电荷量为e,不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用).求:
⑴匀强电场的电场强度E的大小;
⑵电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角θ;
⑶圆形磁场的最小半径R
min
.
题型:不详
难度:
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如图所示,aa′、bb′、cc′、dd′为区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的竖直边界,三个区域的宽度相同,长度足够大,区域Ⅰ、Ⅲ内分别存在垂直纸面向外和向里的匀强磁场,区域Ⅱ存在竖直向下的匀强电场.一群速率不同的带正电的某种粒子,从边界aa′上的O处,沿着与Oa成30°角的方向射入Ⅰ区.速率小于某一值的粒子在Ⅰ区内运动时间均为t
0
;速率为v
0
的粒子在Ⅰ区运动
后进入Ⅱ区.已知Ⅰ区的磁感应强度的大小为B,Ⅱ区的电场强度大小为2Bv
0
,不计粒子重力.求:
(1)该种粒子的比荷
;
(2)区域Ⅰ的宽度d;
(3)速率为v
0
的粒子在Ⅱ区内运动的初、末位置间的电势差U;
(4)要使速率为v
0
的粒子进入Ⅲ区后能返回到Ⅰ区,Ⅲ区的磁感应强度B′的大小范围应为多少?
题型:不详
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如图所示,在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz,一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从原点O以速度v沿x轴正方向出发,下列说法正确的是( )
A.若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向,粒子只能做曲线运动
B.若电场、磁场均沿z轴正方向,粒子有可能做匀速圆周运动
C.若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向,粒子有可能做匀速直线运动
D.若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向,粒子有可能做平抛运动
题型:不详
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在xoy平面直角坐标系的第Ⅰ象限有射线OA,OA与x轴正方向夹角为30°,如图所示,OA与y轴所夹区域存在y轴负方向的匀强电场,其它区域存在垂直坐标平面向外的匀强磁场;有一带正电粒子质量m,电量q,从y轴上的P点沿着x轴正方向以大小为v
0
的初速度射入电场,运动一段时间沿垂直于OA方向经过Q点进入磁场,经磁场偏转,过y轴正半轴上的M点再次垂直进入匀强电场。已知OP = h,不计粒子的重力。
⑴ 求粒子垂直射线OA经过Q点的速度v
Q
;
⑵ 求匀强电场的电场强度E与匀强磁场的磁感应强度B的比值;
⑶ 粒子从M点垂直进入电场后,如果适当改变电场强度,可以使粒子再次垂直OA进入磁场,再适当改变磁场的强弱,可以使粒子再次从y轴正方向上某点垂直进入电场;如此不断改变电场和磁场,会使粒子每次都能从y轴正方向上某点垂直进入电场,再垂直OA方向进入磁场……,求粒子从P点开始经多长时间能够运动到O点?
题型:不详
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