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如图,长为L的一对平行金属板平行正对放置,间距,板间加上一定的电压.现从左端沿中心轴线方向入射一个质量为m、带电量为+q的带电微粒,射入时的初速度大小为v0.一段时间后微粒恰好从下板边缘P1射出电场,并同时进入正三角形区域.已知正三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1,三角形的上顶点A与上金属板平齐,底边BC与金属板平行.三角形区域的右侧也存在垂直纸面向里、范围足够大的匀强磁场B2,且B2=4B1.不计微粒的重力,忽略极板区域外部的电场.

(1)求板间的电压U和微粒从电场中射出时的速度大小和方向.
(2)微粒进入三角形区域后恰好从AC边垂直边界射出,求磁感应强度B1的大小.
(3)若微粒最后射出磁场区域时与射出的边界成30°的夹角,求三角形的边长.
(1),射出速度与初速度方向的夹角为300,即垂直于AB出射.
(2)(3)(n=0、1、2……)

试题分析:(1)微粒在电场中做类平抛运动,由牛顿第二定律有
,  ,   ,得 
, ,   
射出速度与初速度方向的夹角为300,即垂直于AB出射.
(2)粒子由P1点垂直AB射入磁场,根据几何关系有:
由    得 
(3)由  和 B2=4B得 ,如图所示,

微粒离开磁场时,在磁场B1中做了n个半圆周运动(n=0、1、2……)
三角形的边长(n=0、1、2……)
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,在xoy平面内的y轴左侧有沿y轴负方向的匀强电场,y轴右侧有垂直纸面向里的匀强磁场,y轴为匀强电场和匀强磁场的理想边界。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)从x轴上的N点(-L,0)以v0沿x轴正方向射出。已知粒子经y轴的M点(0,-L/2)进入磁场,若匀强磁场的磁感应强度为.求:

(1)匀强电场的电场强度E的大小;
(2)若粒子离开电场后,y轴左侧的电场立即撤去,通过计算判断粒子离开磁场后到达x轴的位置是在N点的左侧还是右侧?
(3)若粒子离开电场后,y轴左侧的电场立即撤去。要使粒子能回到N点,磁感应强度应改为多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,电荷量为q的液滴在竖直面内做半径为R的匀速圆周运动.已知电场强度为E,磁感应强度为B,则液滴的质量和环绕速度分别为
A.
B.
C.B
D.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。一带正电荷的粒子沿图中直线以速率v0从圆上的a点射入柱形区域,从圆上b点射出(b点图中未画)磁场时速度方向与射入时的夹角为60°。已知圆心O到直线的距离为。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线从a点射入柱形区域,也在b点离开该区域。不计重力,求:
(1)粒子的比荷(电荷与质量的比值);
(2)电场强度的大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,在直角坐标系Oxy平面的第三、四象限内分别存在着垂直于Oxy平面的匀强磁场,第三象限的磁感应强度大小是第四象限的2倍,方向相反。质量、电荷量相同的负粒子a、b,某时刻以大小相同的速度分别从x轴上的P、Q两点沿y轴负方向垂直射入第四、三象限磁场区域。已知a粒子在离开第四象限磁场时,速度方向与y轴的夹角为60o,且a在第四象限磁场中运行时间是b粒子在第三象限磁场中运行时间的4倍。不计重力和两粒子之间的相互作用力。求: a、b两粒子经Y轴时距原点O的距离之比。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图,直角坐标系在一真空区域里,y轴的左方有一匀强电场,场强方向跟y轴负方向成θ=30°角,y轴右方有一垂直于坐标系平面的匀强磁场,在x轴上的A点有一质子发射器,它向x轴的正方向发射速度大小为v=2.0×106m/s的质子,质子经磁场在y轴的P点射出磁场,射出方向恰垂直于电场的方向,质子在电场中经过一段时间,运动到x轴的Q点。已知A点与原点O的距离为10cm,Q点与原点O的距离为(20-10)cm,质子的比荷为。求:

(1)磁感应强度的大小和方向;
(2)质子在磁场中运动的时间;
(3)电场强度的大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为l=0.5 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好能够保持静止.取g=10 m/s2,问:

(1)通过棒cd的电流I是多少,方向如何?
(2)棒ab受到的力F多大?
(3)棒cd每产生Q=0.1 J的热量,力F做的功W是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

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v0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vQ
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?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在图所示的空间直角坐标系所在的区域内,同时存在匀强电场E和匀强磁场B。已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的质子,穿过此区域时未发生偏转,则可以判断此区域中E和B的方向可能是

A.E和B都沿y轴的负方向
B.E和B都沿x轴的正方向
C.E沿y轴正方向,B沿z轴负方向
D.E沿z轴正方向,B沿y轴负方向

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