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如图,在竖直向上的匀强电场中,有一个质量为m带电量为q的小球.小球自离地面h高度处以初速度v水平抛出后,做匀速直线运动,重力加速度为g.
(1)试判断小球的电性并求出场强E的大小
(2)若在此空间再加一个垂直纸面的匀强磁场,小球仍以相同方式水平抛出,自抛出到第一次落地点P的水平位移OP=x,已知x大于h.试判断磁感应强度B的方向并求出B的大小.
(1)根据二力平衡:Eq=mg
得:E=
mg
q

小球受向上的电场力,故小球带正电;
(2)由左手定则判断磁感应强度B的方向是垂直直面向外,
由几何关系:(r-h)2+x2=r2
由牛顿运动定律:qvB=m
v2
r

联立两式得:B=
2hmv
(h2+x2)q

答:(1)小球的电性为正,场强E的大小为
mg
q

(2)磁感应强度B的方向垂直纸面向外,B的大小为
2hmv
(h2+x2)q
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题


(1)为了能满足上述要求,内、外筒间电压的可能值应是多少?
(2)讨论上述电压取最小值时,粒子在磁场中的运动情况。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放,经M、N板间的电场加速后,从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图所示.已知M、N两板间的电压为U,粒子的重力不计.求:匀强磁场的磁感应强度B.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,坐标系xOy位于竖直平面内,空间中有沿水平方向、垂直纸而向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在x>0的空间内有沿x轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E.一带正电荷的小球从图中x轴上的M点沿着与水平方向成θ=30°角的斜向下的直线做匀速运动,进过y轴上的N点进入x<0的区域.要使小球进入x<0的区域后能在竖直面内做匀速圆周运动,需要在x<0的区域内另加一匀强电场.已知带电小球做圆周运动时通过y轴上的P点(P点未标出),重力加速度为g,求:
(1)小球运动的速度大小;
(2)在x<0的区域内所加匀强电场的电场强度的大小和方向;
(3)N点与P点间的距离.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图1所示的装置是由加速器、电场偏转器和磁场偏转器构成.加速器两板a、b间加图2所示变化电压uab,水平放置的电场偏转器两板间加恒定电压U0,极板长度为l,板间距离为d,磁场偏转器中分布着垂直纸面向里的左右有界、上下无界的匀强磁场B,磁场的宽度为D.许多质量为m、带电量为+q的粒子从静止开始,经过加速器加速后从与电场偏转器上板距离为
2d
3
的位置水平射入.已知:U0=1000V,B=
3
6
T,粒子的比荷
q
m
=8×107C/kg,粒子在加速器中运动时间远小于Uab的周期,粒子经电场偏转后沿竖直方向的位移为y,速度方向与水平方向的夹角为θ,y与tanθ的关系图象如图3所示.不考虑粒子受到的重力.
(1)求电场偏转器极板间距离d和极板长度l;
(2)为使从电场偏转器下极板边缘飞出的粒子不从磁场区域右侧飞出,求磁场宽度D的最小值,并求出该粒子在两个偏转器中运动的总时间;
(3)求哪些时刻进入加速器的粒子能够进入磁场区域.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图,有大量质量为m、电荷量为+q的带电粒子以等大速度从P点沿垂直于磁场的不同方向连续射入磁感应强度为B,磁场宽度为d的匀强磁场中,求解下列问题
(1)要使粒子不从右边界射出,粒子速度大小应满足的条件是什么?
(2)若粒子恰好不从右边界射出,这些粒子在磁场中所能到达区域的面积是多少?
(3)从P点垂直左边界进入磁场的粒子,能从右边界Q点射出,射出时速度方向改变θ角,求该粒子的速度大小和粒子的偏转距离(E、Q间的距离).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图甲所示,真空区域内有一粒子源A,能每隔
T
2
的时间间隔定时地沿AO方向向外发出一个粒子.虚线右侧为一有理想边界的相互正交的匀强电场和匀强磁场区域,离虚线距离为L的位置处有一荧光屏,粒子打到荧光屏上将使荧光屏上出现一个亮点.虚线和荧光屏相互平行,而AO与荧光屏相互垂直.如果某时刻粒子运动到虚线位置开始计时(记为t=0),加上如图乙所示周期性变化的电、磁场,场强大小关系为
E0
=
v0
B
(其中
v0
为粒子到达虚线位置时的速度大小),发现t=
3T
2
等时刻到达虚线位置的粒子在t=2T时刻到达荧光屏上的O点;在t=
T
2
时刻到达虚线位置的粒子打到荧光屏上的P点,且OP之间的距离为
L
2
,试根据以上条件确定,荧光屏上在哪些时刻,在什么位置有粒子到达?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示的坐标平面内,在Y<0的区域内存在着垂直纸面向外的匀强磁场,在Y>0的区域内存在着与X轴正方向成45°角的匀强电场,电场强度E=2N/C.一比荷
q
m
=1.0×l08C/kg的带负电的粒子从坐标原点O沿与X负方向成45°角射入第三象限,速度大小v0=2.0×104m/s,先后在磁场和电场中运动一段时间后粒子能再次通过O点,试求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B
(2)粒子从O点发射到再次回到O点所用的时间.

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如图所示,在正方形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场.在t=0时刻,一位于ad边中点o的粒子源在abcd平面内发射出大量的同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与od边的夹角分布在0~180°范围内.已知沿od方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的p点离开磁场,粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形边长L,粒子重力不计,求:
(1)粒子的比荷q/m;
(2)假设粒子源发射的粒子在0~180°范围内均匀分布,此时刻仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比;
(3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间.

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