如图所示,坐标平面的第I象限内存在大小为E、方向水平向左的匀强电场,足够长的挡板MN垂直x轴放置且距离点O为d.第Ⅱ象 限内存在垂直于纸面向里的匀强磁场.磁感应强 度为B。一质量为m,带电量为-q的粒子(重力忽略不计)若自距原点O为L的A点以一定的 速度垂直x轴进入磁场,则粒子恰好到达O点而不进入电场。现该粒子仍从A点进入磁场但初速 度大小为原来的4倍为使粒子进人电场后能垂直到达挡板MN上,求
(1)粒子第一次从A点进入磁场时,速度的大小:
(2)粒子第二次从A点进入磁场时,速度方向与x轴正向间的夹角大小
(3)粒子打到挡板上时的速度大小。
(1);(2)30°或150°(3)
解析试题分析: (1)粒子自距原点O为L的A点以一定的速度垂直x轴进入磁场,恰好到达O点,轨迹为半圆,则得轨迹半径为r=,粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有:qv0B=,解得v0=;
(2)设初速度大小为原来的4倍时半径为r1、速度为v1=4v0,由r1=,解得r1=2L
为使粒子进入电场后能垂直到达挡板MN上,粒子必须平行于x轴进入电场,设初速度方向与x轴正向间的夹角大小为θ,(如下图)由几何关系知:sinθ=得θ=30°或150°
在电场中电场力对粒子做正功,根据动能定理得:qEd=-
解得:v2=
考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN,其电阻不计,间距d=0.5m,P、M两端接有一只理想电压表,整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中,两金属棒ab、cd垂直导轨放置,其电阻均为r=0.1Ω,质量均为m=0.5kg,与导轨接触良好。现固定棒ab,使cd在水平恒力F=0.8N的作用下,由静止开始做加速运动。求
(1)棒cd哪端电势高?
(2)当电压表读数为U=0.2V时,棒cd的加速度多大?
(3)棒cd能达到的最大速度vm。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
某探究小组设计了一个质谱仪,其原理如图所示.一束电量均为,质量不同的带负电的粒子,经过电场加速后进入一速度选择器,从点进入一等腰直角三角形的有界磁场中,又从斜边射出.速度选择器中垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为,竖直向下的匀强电场强度为,有界磁场的磁感应强度为,直角边长为,为斜边的中点,两点相距为.求:
(1)带电粒子进入有界磁场的速度大小.
(2)带电粒子质量应满足的条件.
(3)打在斜边上Q点的带电粒子在磁场中运动的时间.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(20分)如图所示,水平线QC下方是水平向左的匀强电场;区域Ⅰ(梯形PQCD)内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;区域Ⅱ(三角形APD)内也有垂直纸面向里的匀强磁场,但是磁感应强度大小可以与区域Ⅰ不同;区域Ⅲ(虚线PD之上、三角形APD以外)有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度与区域Ⅱ内磁感应大小相等。三角形AQC是边长为2L的等边三角形,P、D分别为AQ、AC的中点.带正电的粒子从Q点正下方、距离Q点为L的O点以某一速度射出,在电场力作用下从QC边中点N以速度v0垂直QC射入区域Ⅰ,接着从P点垂直AQ射入区域Ⅲ。若区域Ⅱ、Ⅲ的磁感应强度大小与区域Ⅰ的磁感应强度满足一定的关系,此后带电粒子又经历一系列运动后又会以原速率返回O点.(粒子重力忽略不计)求:
(1)该粒子的比荷;
(2)粒子从O点出发再回到O点的整个运动过程所有可能经历的时间.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,竖直边界PQ左侧有垂直纸面向里的匀强磁场,右侧有竖直向下的匀强电场,场强大小为E,C为边界上的一点,A与C在同一水平线上且相距为L,两相同的粒子以相同的速率分别从A、C两点同时射出,A点射出的粒子初速度沿AC方向,C点射出的粒子初速度斜向左下方与边界PQ成夹角θ=。A点射出的粒子从电场中运动到边界PQ时,两粒子刚好相遇.若粒子质量为m,电荷量为+q,重力不计,求:
(1)粒子初速度v0的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)相遇点到C点的距离.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图甲所示,两平行金属板A、B的板长L=0.2m,板间距d=0.2m,两金属板间加如图乙所示的交变电压,并在两板间形成交变的匀强电场,忽略其边缘效应,在金属板上侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场,其上下宽度D= 0.4m,左右范围足够大,边界MN和PQ均与金属板垂直,匀强磁场的磁感应强度B =1×l0-2T.在极板下侧中点O处有一粒子源,从t=0时起不断地沿着OO’发射比荷=1×l08 C/kg.初速度为v0=2×l05m/s的带正电粒子,忽略粒子重力、粒子间相互作用以及粒子在极板间飞行时极板间的电压变化.
(1)求粒子进入磁场时的最大速率;
(2)对于能从MN边界飞出磁场的粒子,其在磁场的入射点和出射点的间距s是否为定值?若是,求该值;若不是,求s与粒子由O出发的时刻t之间的关系式;
(3)定义在磁场中飞行时间最长的粒子为{A类粒子},求出{A类粒子}在磁场中飞行的时间,以及由O出发的可能时刻.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图甲所示,两块长为L(L未知)的平行金属板M、N,彼此正对,板间距亦为L。现将N板接地,M上电势随时间变化规律如图乙所示。两平行金属板左边缘的中线处放置一个粒子源,能沿中线方向连续不断地放出一定速度的带正电粒子。已知带电粒子的荷质比,粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽略不计。若某时刻粒子源放出的粒子恰能从平行金属板右边缘离开电场(设在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场看作是恒定的),同时进入金属板右方磁感强度为T,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,一段时间后正粒子垂直打在屏PQ上,屏PQ与金属板右边缘的距离为d=0.5m。
求
①粒子在磁场中的速度?
②为完成以上运动带电粒子应在哪个时刻进入电场?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(14分)在xOy平面第Ⅰ、Ⅱ象限中,存在沿y轴正方向的匀强电场,场强为E=,在第Ⅲ、Ⅳ象限中,存在垂直于xOy平面方向的匀强磁场,如图所示,磁感应强度B1=B,B2=2B.带电粒子a、b分别从第Ⅰ、Ⅱ象限的P、Q两点(图中没有标出)由静止释放,结果两粒子同时分别进入匀强磁场B1、B2中,再经过时间t第一次经过y轴时恰在点M(0,-l)处发生碰撞,碰撞时两粒子的速度在同一直线上,碰撞前带电粒子b的速度方向与y轴正方向成60°角,不计粒子重力和两粒子间相互作用.求:
(1)两带电粒子的比荷及在磁场中运动的轨道半径;
(2)带电粒子释放的位置P、Q两点坐标及释放的时间差.
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科目:高中物理 来源: 题型:单选题
如图,矩形闭合导体线框在匀强磁场上方,由不同高度静止释放,用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻.线框下落过程形状不变,ab边始终保持与磁场水平边界线OO′平行,线框平面与磁场方向垂直.设OO′下方磁场区域足够大,不计空气影响,则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律( )
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