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如图所示,平面坐标系Oxy中,在y>0的区域存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E,在-h<y<0的区域Ⅰ中存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在y<-h的区域Ⅱ中存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为2B.Ay轴上的一点, Cx轴上的一点.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子以某一初速度沿x轴正方向从A点进入电场区域,继而通过C点以速度方向与x轴夹角为φ=30°进入磁场区域Ⅰ,并以垂直边界y=-h的速度进入磁场区域Ⅱ.粒子重力不计.试求:(1)粒子经过C点时的速度大小v;
(2)A、C两点与O点间的距离y0、x0
(3)粒子从A点出发,经过多长时间可回到y=y0处?
(1) (2) (3)
(1)由题可知粒子在磁场Ⅰ中圆运动的圆心角为60°,相应圆运动半径为:

    ①…… 1分
         ②……1分    可知      ③……1分
      ④……2分
(2)粒子在电场中做类平抛运动,有:
     ⑤……1分
      ⑥……1分
      ⑦……1分
可知:   ⑧……2分     
     ⑨……2分           ⑩……2分
(3)根据运动对称性可知:
第一次返回y=y0前在磁场Ⅰ中运动的总时间       11……2分
在磁场Ⅱ中运动的总时间       12……2分
故第一次返回y=y0前运动的总时间      13……2分
之后运动呈周期性,故返回y=y0前运动的总时间
         14……2分
评分标准:(1)问5分,(2)问9分,(3)问8分,共22分。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,一个质量为m、电荷量为+q的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中.金属板长L,两板间距d.求:
(1)微粒进入偏转电场时的速度v0是多大?
(2)若微粒射出偏转电场时的偏转角为θ,并接着进入一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场区.则两金属板间的电压U2是多大?
(3)若该匀强磁场的宽度为D,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度至少多大?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(21分)如图甲所示,在空心三棱柱CDF以外足够大的空间中,充满着磁感应强度为B的匀强磁场。三棱柱的轴线与磁场平行,截面边长为L,三棱柱用绝缘薄板材料制成,其内部有平行于CD侧面的金属板P、Q,两金属板间的距离为d,P板带正电,Q板带负电,Q板中心有一小孔,P板上与小孔正对的位置有一个粒子源S,从S处可以发出初速度为0、带电量为+q、质量为m的粒子,这些粒子与三棱柱侧面碰撞时无能量损失。试求:
(1)为使从S点发出的粒子最终又回到S点,P、Q之间的电压U应满足什么条件?(Q与CD之间距离不计)
(2)粒子从S点出发又回到S点的最短时间是多少?
(3)若磁场是半径为a的圆柱形区域,如图乙所示,圆柱的轴线与三棱柱的轴线重合,且a=()L,要使S点发出的粒子最终又回到S点,则P、Q之间的电压不能超过多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图21所示,水平直线MN为两个匀强磁场的分界面,MN上方的磁感应强度B1=B,MN下方的磁感应强度B2=2B,磁场方向均垂直纸面向外.在磁场的空间还存在匀强电场,电场强度大小为E,竖直向上.一带电小球从界面上的A点沿电场方向射入上部磁场区域后恰能在竖直方向上做匀速圆周运动.在A点的右侧的界面上有一点P,与A点的距离为d.要使小球能经过P点,则小球从A点射出的速度v应满足什么条件?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图甲所示,空间有Ⅰ区和Ⅲ区两个有理想边界的匀强磁场区域,磁感应强度大小均为B,方向如图所示。两磁场区域之间有宽度为s的无磁场区域Ⅱ。abcd是由均匀电阻丝做成的边长为LLs)的正方形线框,每边的电阻为R。线框以垂直磁场边界的速度v水平向右匀速运动,从Ⅰ区经过Ⅱ区完全进入Ⅲ区,线框ab边始终与磁场边界平行。求:

(1)当ab边在Ⅱ区运动时,dc边所受安培力的大小和方向;
(2)线框从完全在Ⅰ区开始到全部进入Ⅲ区的整个运动过程中产生的焦耳热;
(3)请在图乙的坐标图中画出,从ab边刚进入Ⅱ区,到cd边刚进入Ⅲ区的过程中,
da两点间的电势差Uda随时间t变化的图线。其中E0 = BLv
 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图,一匀强磁场磁感应强度为B,方向向里,其边界是半径为R的圆。AB为圆的一直径。在A点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量m、电量+q的粒子,粒子重力不计。(结果保留2位有效数字)

(1)如果有一带电粒子以垂直于磁场的速度,沿半径方向进入圆形区域的磁场中。试证明此粒子一定沿半径方向射出磁场。
(2)如果磁场的边界是弹性边界,粒子沿半径方向射入磁场,粒子的速度大小满足什么条件,可使粒子在磁场中绕行一周回到出发点,并求离子运动的时间。
(3)如果R=3cm、B=0.2T,在A点的粒子源向圆平面内的各个方向发射速度均为106m/s,比荷为108c/kg的粒子.试画出在磁场中运动时间最长的粒子的运动轨迹并求此粒子的运动的时间。
(4)在(3)中,如果粒子的初速度大小均为3×105米/秒,求磁场中有粒子到达的面积.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

长为L的水平极板间,有垂直纸面向内的匀强磁场,如图7所示,磁感应强度为B,板间距离也为L,两极板不带电,现有质量为m电量为q的带负电粒子(不计重力)从左边极板间中点处垂直磁感线以水平速度v射入磁场,欲使粒子打到极板上,求初速度的范围。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图a所示,与水平方向成37°角的直线MN下方有与MN垂直向上的匀强电场,现将一重力不计、比荷
q
m
=106c/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放,经过
π
15
×10-5s后,电荷以v0=1.5×l04m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场,磁场与纸面垂直,磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正,以电荷第一次通过MN时为t=0时刻).求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)图b中t=
5
×10-5s时刻电荷与第一次通过MN的位置相距多远;
(3)如果电荷第一次通过MN的位置到N点的距离d=68cm,在N点上方且垂直MN放置足够大的挡板.求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题



求该镭核在衰变为氡核和x粒子时释放的能量。 (保留三位有效数字,电子电荷量
e="1.60" X 1 0一19 C,lu可近似取1.60 X 10—27 kg)   

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