(18分)如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里。一质量为、带电量、重力不计的带电粒子
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(18分)如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里。一质量为、带电量、重力不计的带电粒子
题型:不详
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(18分)如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为
,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里。一质量为
、带电量
、重力不计的带电粒子,以初速度
垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,后进入电场做匀加速运动,然后第二次进入磁场中运动,此后粒子在电场和磁场中交替运动。已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,以此类推。求
(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功
。
(2)粒子第
次经过电场时电场强度的大小
。
(3)粒子第
次经过电场所用的时间
。
(4)假设粒子在磁场中运动时,电场区域场强为零。请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中,电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程,不要求标明坐标刻度值)。
答案
(1)
(2)
(3)
(4)图见解析
解析
(1)设磁场的磁感应强度大小为
,例子第
次进入磁场时的半径为
,速度为
,由牛顿第二定律得
①
由①式得
②
因为
,所以
③
对于粒子第一次在电场中的运动,由动能定理得
④
联立③④式得
⑤
(2)粒子第
次进入电场时速度为
,出电场时速度为
,有
⑥
由动能定理得
⑦
联立⑥⑦式得
⑧
(3)设粒子第n次在电场中运动的加速度为
,由牛顿定律的
⑨
由运动学公式得
⑩
联立⑥⑧⑨⑩式得
11
(4)如图所示。
或
举一反三
请用学过的电学知识判断下列说法正确的是
A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D.打雷时,呆在汽车里比呆在木屋里要危险
题型:不详
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|
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如图所示,空间存在着匀强电场E和匀强磁场B组成的复合场.有一个质量为m、电量为+q的带电小球,以一定的初速度v
0
水平向右运动,则带电小球在复合场中可能沿直线运动的是 ( )
题型:不详
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如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子
a
(不计重力)以一定的初
速度由左边界的
O
1
点射入磁场、电场区域,恰好沿直线运动到区域右边界的
O
2
点(图中未标出)穿出。若保
持磁场强弱、方向和电场方向不变,只增大电场强度大小,另一个同样的粒子
b
(不计重力)仍以相同初速度由
O
1
点射入,仍然能
够从区域右边界穿出,则粒子
A.穿出位置一定在
O
2
点下方
B.在虚线区域内的运动轨迹是圆弧
C.在虚线区域内的运动轨迹是抛物线
D.在虚线区域内运动时,动能一定增大
题型:不详
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|
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(12分)如图所示,在纸平面内建立如图所示的直角坐标系
xoy
,在第一象限的区域存在沿
y
轴正方向的匀强电场。现有一质量为
m
、电量为
e
的电子从第一象限的某点
P
(
)以初速度
v
0
沿
x
轴的负方向开始运动,经过
轴上的点
Q
(
)进入第四象限,先做匀速直线运动然后进入垂直纸面的矩形匀强磁场区域,其左边界和上边界分别与
y
轴
、
x
轴重合,电子经磁场偏转后恰好经过坐标原点
O
并沿
y
轴的正方向运动,不计电子的重力。求
(1)电子经过
Q
点的速度
;
(2)该匀强磁场的磁感应强度
;
(3)该匀强磁场的最小面积
S
。
题型:不详
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(10分)如图14所示,在NOQ范围内有垂直于纸面向里的匀强磁场Ⅰ,在MOQ范围内有垂直于纸面向外匀强磁场Ⅱ,M、O、N在一条直线上,∠MOQ=60°,这两个区域磁场的磁感应强度大小均为B。离子源中的离子(带电荷量为+q,质量为m)通过小孔O
1
进入极板间电压为U的加速电场区域(可认为初速度为零),离子经电场加速后通过小孔O
2
射出,从接近O点处进入磁场区域Ⅰ,离子进入磁场的速度垂直于磁场边界MN,也垂直于磁场,不计离子的重力。
(1)当加速电场极板电压U=U
0
,求离子进入磁场中做圆周运动的半径R;
(2)在OQ上有一点P,P点到O点距离为L,当加速电场极板电压U取哪些值时,才能保证离子通过P点
题型:不详
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