在匀强磁场和匀强电场中,水平放置一绝缘直棒,棒上套着一个带正电的小球,如图11-3-4示,小球与棒间滑动摩擦因数μ=0.2,小球质量M=1×10-4kg,电量q
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在匀强磁场和匀强电场中,水平放置一绝缘直棒,棒上套着一个带正电的小球,如图11-3-4示,小球与棒间滑动摩擦因数μ=0.2,小球质量M=1×10-4kg,电量q
题型:不详
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在匀强磁场和匀强电场中,水平放置一绝缘直棒,棒上套着一个带正电的小球,如图11-3-4示,小球与棒间滑动摩擦因数μ=0.2,小球质量M=1×10
-4
kg,电量q=2×10
-4
C,匀强电场水平向右,E=5N/C,磁场垂直纸面向里,B=2T,取g=10m/s
2
,求:
(1)小球的加速度最大时,它的速度多大?最大加速度多大?
(2)如果棒足够长,小球的最大速度多大?
答案
(1)
(2)
解析
⑴开始对小球受力分析(重力、向上的弹力、向右的电场力、摩擦力)然后向右运动,又多受一个竖直向上的洛仑兹力。速度增大、洛仑兹力增大、向上的弹力减小、摩擦力减小、向右的加速度增大;速度继续增大、洛仑兹力继续增大、向上的弹力继续减小、摩擦力继续减小、向右的加速度继续增大;当摩擦力为零时,加速度最大。
竖直方向:
推出
水平方向:
⑵接着上面的运动分析:速度再继续增大、洛仑兹力再继续增大、就变成向下的弹力继续增大、摩擦力从无到有、向右的加速度减小;当摩擦力等于电场力时,加速度为零,小球速度最大。
水平方向:
竖直方向:
推出
举一反三
带电粒子(重力不计)以垂直于场的速度进入匀强电场或匀强磁场中时,粒子将发生偏转,这种电场或磁场称为偏转电场或偏转磁场. 下列说法中错误的是( )
A.欲把速度不同的同种带电粒子分开,偏转电场或偏转磁场均可采用
B.欲把动能相同的质子和
α
粒子分开,只能采用偏转电场
C.欲把由静止经同一加速电压加速的质子和
α
粒子分开,偏转电场或偏转磁场均可采用
D.欲把初速度相同而比荷不同的带电粒子分开,偏转电场或偏转磁场均可采用
题型:不详
难度:
|
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(14分)如图所示,在直角坐标系的第一、四象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第二、三象限内有沿
x
轴正方向的匀强电场,电场强度大小为
E
,
y
轴为磁场和电场的理想边界. 一个质量为
m
,电荷量为
e
的质子经过
x
轴上
A
点时速度大小为
,速度方向与
x
轴负方向夹角
θ
=30º. 质子第一次到达
y
轴时速度方向与
y
轴垂直,第三次到达
y
轴的位置用
B
点表示,图中未画出,已知
OA
=
l
,不计质子重力影响.
(1)求磁感应强度的大小和方向;
(2)求质子从
A
点运动至
B
点时间.
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如图所示,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的匀强磁场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
点外进入磁场区域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
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,才能保证离子通过
P
点。
题型:不详
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带电量为
q
的粒子(不计重力),匀速直线通过速度选择器(电场强度为
E
,磁感应强度为
B
1
),又通过宽度为
l
,磁感应强度为
B
2
的匀强磁场,粒子离开磁场时速度的方向跟入射方向间的偏角为
θ
,如图所示.试证明:入射粒子的质量
m
=
.
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如图15-5-13所示,粒子在正交的匀强磁场和匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动,则粒子带电性质和绕行方向分别是( )
图15-5-13
A.带正电,逆时针
B.带正电,顺时针
C.带负电,逆时针
D.带负电,顺时针
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