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如图下图所示,坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强
磁场,y轴为两种场的分界面,图中虚线为磁场区的右边界。现有一质量为m.电量为-q的
带电粒子,从电场中的P点以初速度V0沿x轴正方向开始运动,已知P点的坐标为
(-L,0)且,试求:
(1)带电粒子运动到Y轴上时的速度
(2)要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回到电场中,磁场的宽度最大为多少(不计带电粒子的重力)
(1),方向与y轴成450(2)
(1)答案:粒子在电场中做类平抛运动,
竖直速度Vy=at,……………………………………………1分
加速度……………………………………………2分
水平位移L=V0t,……………………………………………1分
由以上各式得进入电场时的合速度为
,方向与y轴成450,………………………3分
(2)带电粒子在磁场中做匀速圆周运动
   ………………………3分
………………………3分
与右边界相切时,由几何关系得Rsin450+R=d,解得,………4分
故磁场的宽度最大为………………………2分
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,光滑绝缘水平面的上方空间被竖直的分界面MN分隔成两部分,左侧空间存在一水平向右的匀强电场,场强大小 右侧空间有一长为R=0.8m的绝缘轻绳,绳的一端固定于O点,另一端拴一个质量m2=m的不带电的小球B在竖直平面内做顺时针方向的圆周运动,运动到最低点时速度大小vB=8m/s,小球B在最低点时与地面接触但没有弹力. 在MN左侧空间中有一个质量为m1=m的带正电的物体A,电荷量大小为q,在水平面上与MN界面水平间距为L处由静止释放,恰好与运动到最低点处的B发生正碰,并瞬间粘合成一个整体C,碰后瞬间在MN的右侧空间立即加上一竖直向上的匀强电场,场强大小E2=3E1(g=10m/s2

(1)如果L=0.2m,求出整体C运动到最高点时的瞬时速度大小,及此时绳的拉力是物体重力的多少倍?
(2)当L满足什么条件时,整体C可以在竖直面内做一个完整的圆周运动?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

一根长为l的绝缘细线一端固定,另一端连着一质量为m的带正电A球,置于水平向左的电场中,已知A球所受的电场力大小为。另有一质量为2m的B球静止地悬挂在一弹簧下端(B球与弹簧均为绝缘材料制成),弹簧伸长,现让A球沿如图虚线上摆,摆到水平位置时速度,恰好与B球发生正碰,B球受碰后向上振动,到达最高点时,弹簧被压缩。求:A球回到最低点M时细线受到的拉力大小。   

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(22分)如图甲所示,在xOy坐标平面的第一象限(包括x、y轴)内存在磁感应强度大小为B0、方向垂直于xOy平面且随时间做周期性变化的匀强磁场,如图乙所示,规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正。在y轴左侧有一对竖直放置的平行金属板M、N,两板间的电势差为U0。一质量为m、电量为q的带正电粒子(重力和空气阻力均忽略不计),从贴近M板的中点无初速释放,通过N板小孔后从坐标原点O以某一速度沿x轴正方向垂直射入磁场中,经过一个磁场变化周期T0(T0未知)后到达第一象限内的某点P,此时粒子的速度方向恰好沿x轴正方向。

(1)求粒子进入磁场作匀速圆周运动时的运动半径;
(2)若粒子在t=0时刻从O点射入磁场中,求粒子在P点纵坐标的最大值ym及相应的磁场变化周期T0的值;
(3)若在上述(2)中,第一象限内y=ym处平行x轴放置有一屏幕,如图甲,磁场变化周期为上述(2)中T0,但M、N两板间的电势差U可以在U0<U<9U0范围内变化,粒子仍在t=0时刻从O点射入磁场中,求粒子可能击中的屏幕范围。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图所示,k是产生带电粒子的装置,从其小孔a水平向左射出比荷为1.0×l03C/kg的不同速率的带电粒子,带电粒子的重力忽略不计.Q是速度选择器,其内有垂直纸面向里的磁感应强度为3.0×l0-3T的匀强磁场和竖直方向的匀强电场(电场线未画出).

(1)测得从Q的b孔水平向左射出的带电粒子的速率为2.0×l03m/s,求Q内匀强电场场强的大小和方向.
(2)为了使从b孔射出的带电粒子垂直地打在与水平面成30°角的P屏上,可以在b孔与P屏之间加一个边界为正三角形的有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面.试求该正三角形匀强磁场的最小面积S与磁感应强度B间所满足的关系.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,在轴上方有一匀强电场,场强大小为,方向竖直向下。在轴下方有一匀强磁场,磁感应强度为,方向垂直于纸面向里。在轴上有一点,离原点距离为。现有一带电量为,质量为的粒子,不计重力,从区间某点由静止开始释放后,能经过点。试求:

(1)释放瞬间粒子的加速度;
(2)释放点的坐标应满足的关系式?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,一质量为m=0.016kg、长L=0.5m、宽d=0.1m、电阻R=0.1Ω的矩形线圈,从h1=5m的高处由静止开始下落,然后进入匀强磁场,当下边进入磁场时,由于磁场力的作用,线圈正好作匀速运动。

(1)求匀强磁场的磁感应强度B
(2)如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s,求磁场区域的高度h2.
(3)求线圈的下边刚离开磁场的瞬间,线圈的加速度的大小和方向。
(4)从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内,在线圈中产生的焦耳热是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框,放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合。在力F作用下金属线框由静止开始向左运动,在5.0s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图(乙)所示,已知金属线框的总电阻为R=4.0Ω。

小题1:试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,
线框中的感应电流方向?
小题2: t=2.0s时,金属线框的速度?
小题3:已知在5.0s内F做功1.95J,则金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,匀强磁场磁感应强度 B=0.2T,磁场宽度 L=0.3m, 一正方形金属框边长 ab=0.1m, 每边电阻R=0.2W,金属框在拉力F作用下以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区,其平面始终保持与磁感线方向垂直.求:

小题1:画出金属框穿过磁场区的过程中,金属框内感应电流i和a、b两端电压Uab随时间t的变化图线(规定以adcba为正方向);
小题2:金属框穿过磁场区域的过程中,拉力F做的功;
小题3:金属框穿过磁场区域的过程中,导线ab上所产生的热量.

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