如图甲所示.一静止的带电粒子q.质量为m.从P点经电场E加速.经A点进入中间磁场B.B方向垂直纸面向里.再穿过中间磁场进入右边足够大的空间磁场B′(B′=B).B′方向垂直于纸面向外.然后能够按某一路径再由A返回电场并回到出发点P.然后再重复前述过程.已知l为P到A的距离.求中间磁场的宽度d和粒子运动的周期. 例题解析: 例1.[解析] 力F撤去后.系统作简谐运动.该运动具有明显的对称性.该题利用最高 点与最低点的对称性来求解.会简单得多. (1)最高点与最低点有相同大小的回复力.只是方向相反.这里回复力是合外力. 在最低点.即原来平衡的系统在撤去力F的瞬间.受到的合外力应为F.方向竖直 向上,当到达最高点时.系统受到的合外力也应为F.方向竖直向下.A受到的合 外力为F.方向向下.考虑到重力的存在.所以B对A的弹力为mg - (2)力F越大越容易分离.讨论临界情况.也利用最高点与最低点回复力的对称 性.最高点时A.B间虽接触但无弹力.A只受重力.故此时回复力向下.大小为 mg.那么.在最低点时.即刚撤去力F时.A受的回复力也应等于mg.但根据前一 小题的分析.此时回复力为F .这就是说F=mg.则F =2mg.因此.使A. B 不分离的条件是F≤2mg. 例2.由于从a点以相同的初动能沿不同方向抛出的小球到达圆周上的各点时.其中到达c点的小球动能最大.因此过c点的切线一定是等势线.由此可以确定电场线的方向.至于从a点垂直于电场线抛出的小球可按类平抛运动处理. (1)用对称性判断电场的方向:由题设条件.在圆周平面内.从a点以相同的动能向不同方向抛出带正电的小球.小球会经过圆周上不同的点.且以经过c点时小球的动能最大.可知.电场线平行于圆平面.又根据动能定理.电场力对到达c点的小球做功最多.为qUac.因此Uac最大.即c点的电势比圆周上任何一点的电势都低.又因为圆周平面处于匀强电场中.故连接Oc.圆周上各点的电势对于Oc对称(或作过c点且与圆周相切的线cf是等势线).Oc方向即为电场方向.它与直径ab的夹角为600. (2)小球在匀强电场中做类平抛运动.小球沿垂直于电场方向抛出.设其初速度为v0.小球质量为m.在垂直于电场线方向.有: x =v0t ① 在沿电场线方向.有y =at 2 ② 由图中几何关系可得: x =Rcos300 ③ y =R(1十cos600) ④ 且:a = ⑤ 将③.④.⑤式代入①.②两式解得:v02= 所以初动能:Ek0=mv02 =. 例3.本题的关键在于头脑中要建立粒子运动的对称图景.其运动图景可分为两类.第一类由图7-2所示. 第二类由图7-3所示.粒子运动半径为R’ 例4.由题可知.MN上有感应电动势.这种感应电动势无法直接计算.但如果注意MN的长为r.结合题意.可虚构两根与MN完全相同的金属棒与MN棒一起刚好构成圆的内接正三角形.如图乙所示, 由法拉第电磁感应定律.这一回路中的感应电动势 E ==.S = kr2 由对称性可知.MN上的感应电动势是整个回路中电动势的. 所以: EMN=E =kr2 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

如图甲所示,一个n=10匝,面积为S=0.3m2的圆形金属线圈,其总电阻为R1=2Ω, 与R2=4Ω的电阻连接成闭合电路。线圈内存在方向垂直于纸面向里,磁感应强度按B1=2t + 3 (T)规律变化的磁场。电阻R2两端通过金属导线分别与电容器C的两极相连.电容器C紧靠着带小孔a(只能容一个粒子通过)的固定绝缘弹性圆筒。圆筒内壁光滑,筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2,O是圆筒的圆心,圆筒的内半径为r=0.4m.

(1)金属线圈的感应电动势E和电容器C两板间的电压U;

(2)在电容器C内紧靠极板且正对a孔的D处有一个带正电的粒子从静止开始经电容器C加速后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒.已知粒子的比荷q/m=5×107(C/kg),该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子重力和空气阻力,则磁感应强度B2 多大(结果允许含有三角函数式)。

 

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如图甲所示,一个n=10匝,面积为S=0.3m2的圆形金属线圈,其总电阻为R1="2Ω," 与R2=4Ω的电阻连接成闭合电路。线圈内存在方向垂直于纸面向里,磁感应强度按B1="2t" + 3 (T)规律变化的磁场。电阻R2两端通过金属导线分别与电容器C的两极相连.电容器C紧靠着带小孔a(只能容一个粒子通过)的固定绝缘弹性圆筒。圆筒内壁光滑,筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2,O是圆筒的圆心,圆筒的内半径为r=0.4m.

(1)金属线圈的感应电动势E和电容器C两板间的电压U;
(2)在电容器C内紧靠极板且正对a孔的D处有一个带正电的粒子从静止开始经电容器C加速后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒.已知粒子的比荷q/m=5×107(C/kg),该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子重力和空气阻力,则磁感应强度B2多大(结果允许含有三角函数式)。

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如图甲所示,一个n=10匝,面积为S=0.3m2的圆形金属线圈,其总电阻为R1="2Ω," 与R2=4Ω的电阻连接成闭合电路。线圈内存在方向垂直于纸面向里,磁感应强度按B1="2t" + 3 (T)规律变化的磁场。电阻R2两端通过金属导线分别与电容器C的两极相连.电容器C紧靠着带小孔a(只能容一个粒子通过)的固定绝缘弹性圆筒。圆筒内壁光滑,筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2,O是圆筒的圆心,圆筒的内半径为r=0.4m.

(1)金属线圈的感应电动势E和电容器C两板间的电压U;
(2)在电容器C内紧靠极板且正对a孔的D处有一个带正电的粒子从静止开始经电容器C加速后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入筒中,该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒.已知粒子的比荷q/m=5×107(C/kg),该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失,不计粒子重力和空气阻力,则磁感应强度B2多大(结果允许含有三角函数式)。

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如图甲所示,高h、长L的光滑绝缘正方形台面上加有一竖直向下、磁感应强度B的匀强磁场.在台面右侧接着一个与内侧边线对齐、每板宽为d(d<
L
2
)的平行板电容器(电容器有光滑绝缘的底部),右板接电源的正极,左板接电源负极,现有质量为m、电量为+q的一群粒子(视为质点)从靠近右板在底部由静止释放,通过左板的小孔进入磁场,不计一切阻力,重力加速度取g.求:
(1)若取电容器的电压为U,求这些带电粒子在磁场中运动的半径;
(2)若要求这些粒子都从台面右侧射出,则电容器的电压应满足什么条件?
(3)在地面上建立如图坐标系,当U=
qB 2L 2
32m
时,在图乙中画出这些粒子落地时在这个坐标系中
的痕迹(要求写出计算说明的过程并大致标明痕迹的位置).

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如图甲所示,半径为r、匝数为n的线圈,其两极分别与固定水平放置的平行金属板A、B连接,线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.在t=0时刻,将一质量为m、带电荷量为+q、重力不计的粒子从平行金属板中心位置由静止释放,发现在第一个周期内粒子未与金属板相撞.求:
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(1)平行金属板间的距离d应满足的条件.
(2)在满足(1)的前提下,在T时间内粒子的最大动能为多大?

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同步练习册答案