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精英家教网在如图所示宽度范围内,用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种带正电粒子偏转θ角.在同样宽度范围内,若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场,使该粒子穿过该区域,并使偏转角也为θ(不计粒子的重力),问:
(1)匀强磁场的磁感应强度是多大?
(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大?
分析:(1)正离子在电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速为零的匀加速直线运动,由牛顿第二定律和运动学公式结合得到偏转角正切tanθ的表达式.在磁场中,离子由洛伦兹力提供向心力,由几何知识求出半径,由牛顿第二定律求出sinθ.联立即可求得磁感应强度.
(2)离子穿过电场时,由水平方向的运动位移和速度求出时间.在磁场中,由t=
θ
T求出时间,即可得解.
解答:解:(1)设粒子的质量m,电荷量q,场区宽度L,粒子在电场中做类平抛运动精英家教网
  t=
L
v0
  ①
  a=
qE
m
  ②
  tanθ=
at
v0
  ③
由①②③得:tanθ=
qEL
m
v
2
0
  ④
粒子在磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示.
  R=
mv0
qB
  ⑤
由几何知识得:sinθ=
L
R
 ⑥
由⑤⑥解得:sinθ=
qBL
mv0
 ⑦
由④⑦式解得:B=
Ecosθ
v0

(2)粒子在电场中运动时间t1=
L
v0
 ⑧
在磁场中运动时间t2=
θm
qB
  ⑨
而L=
mv0
qB
?sinθ
  ⑩,
由⑧⑨⑩解出:
t1
t2
=
sinθ
θ

答:
(1)匀强磁场的磁感应强度是
Ecosθ
v0

(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是
t1
t2
=
sinθ
θ
点评:本题是离子分别在电场中和磁场中运动的问题,要抓住研究方法的区别,不能混淆.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

在如图所示的直角坐标系中,第一象限内存在着一个水平宽度为L(ON>L≥
ON
2
)
、高度足够的竖直条形匀强磁场区域,磁感应强度用B1表示(大小未知)、方向垂直纸面向内(图中没有画出).第二、三象限内存在着范围足够大的匀强磁场,磁感应强度的大小为B2、方向垂直纸面向内.第四象限内存在着匀强电场,场强用E表示(大小未知),方向水平向右.一个电荷量为e、质量为m的电子,以初速度V0由Y轴上的M点沿与Y轴成θ=600的方向射入第一象限,从N点垂直x轴进入第四象限区域内,又经P点进入第三象限区域,之后恰好通过坐标原点O.已知0N=b,OM=
2
3
3
b
,OP=2b.求:
(1)磁感应强度B1的大小和磁场B1左边界距Y轴的距离.
(2)电场强度E的大小.
(3)电子从P点,第一次到达坐标原点O所经历的时间t.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在虚线所示宽度范围内,用电场强度为E的匀强电场可使以初速度v0垂直电场方向入射的某种正离子偏转θ角.在同样宽度范围内若改用方向垂直纸面向外的匀强磁场,使该粒子穿过磁场区域的偏转角也为θ,求匀强磁场的磁感应强度.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在虚线所示宽度范围内,用场强为E的匀强电场可使以初速度v0,垂直于电场方向入射的某种正离子偏转θ角。在同样宽度范围内,若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场,使该离子穿过磁场区域偏转角度也为θ,求匀强磁场的磁感强度应是多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,xOy平面内,在y轴左侧某区域内有一个方向竖直向下、水平宽度为Z=m、电场强度为的匀强电场。在y轴右侧有一个圆心位于X轴上,半径为r=0.Olm的圆形磁场区域,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度B=O. 01T,在坐标为xo=0.04m处有一垂直于X轴的面积足够大的荧光屏PQ。今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+X方向射入电场,穿出电场时恰好通过坐标原点,速度大小为m/s,方向与X轴成30°角斜向下。若粒子的质量m=1.0X10-20kg,电量为C,试求:

(1) 粒子射人电场时的位置坐标和初速度;

(2) 若圆形磁场可沿x轴移动,圆心O在X轴上的移动范围为,由于磁场位置的不同,导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同,试求粒子打在荧光屏上的范围。

 

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