(12分)如圖所示,在第二象限的正方形區域內在著勻強磁場,磁感應強度為B,方向垂直紙面向里,一電子由P()點,沿
軸正方向射入磁場區域I.(電子質量為m,電荷量為e)
(1)求電子能從第三象限射出的入射速度的范圍.
(2)若電子從位置射出,求電子在磁場I中運動的時間t.
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在第一、二象限存在場強均為E的勻強電場,其中第一象限的勻強電場的方向沿x軸正方向,第二象限的電場方向沿x軸負方向。在第三、四象限矩形區域ABCD內存在垂直于紙面向外的勻強磁場,矩形區域的AB邊與x軸重合。M點是第一象限中無限靠近y軸的一點,在M點有一質量為m、電荷量為e的質子,以初速度v0沿y軸負方向開始運動,恰好從N點進入磁場,若OM=2ON,不計質子的重力,試求:
(1)N點橫坐標d;
(2)若質子經過磁場最后能無限靠近M點,則矩形區域的最小面積是多少;
(3)在(2)的前提下,該質子由M點出發返回到無限靠近M點所需的時間。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)如圖所示,在y<0的區域內存在勻強磁場,磁場方向垂直于xy平面并指向紙里,磁感應強度為B。一帶負電的粒子(質量為m、電荷量為q)以速度v0從O點射入磁場,入射方向在xy平面內,與x軸正向的夾角為θ。(粒子所受重力不計)求:
(1)該粒子射出磁場的位置;
(2)該粒子在磁場中運動的時間。
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(18分)在豎直平面內建立一平面直角坐標系xoy,x軸沿水平方向,如圖甲所示。第一象限內有豎直向上的勻強電場,第二象限內有一水平向右的勻強電場。某種發射裝置(未畫出)豎直向上發射出一個質量為m、電荷量為q的帶正電粒子(可視為質點),該粒子以v0的初速度從x軸上的A點進入第二象限,并從y軸上的C點沿水平方向進入第一象限后能夠沿水平方向運動到D點。已知OA、OC距離相等,CD的距離為OC,E點在D點正下方,位于x軸上,重力加速度為g。則:
(1)求粒子在C點的速度大小以及OC之間的距離;
(2)若第一象限同時存在按如圖乙所示規律變化的磁場,磁場方向垂直紙面,(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),并且在時刻粒子由C點進入第一象限,且恰好也能通過同一水平線上的D點,速度方向仍然水平。若粒子在第一象限中運動的周期與磁場變化周期相同,求交變磁場變化的周期;
(3)若第一象限仍同時存在按如圖乙所示規律變化的磁場(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),調整圖乙中磁場變化的周期,讓粒子在t=0時刻由C點進入第一象限,且恰能通過E點,求交變磁場的磁感應強度B0應滿足的條件。
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(12分)如圖,在xoy平面第一象限內有平行于y軸的勻強電場和垂直于xoy平面的勻強磁場,勻強電場電場強度為E。一帶電量為+q的小球從y軸上離坐標原點距離為L的A點處,以沿x正向的初速度進入第一象限,如果電場和磁場同時存在,小球將做勻速圓周運動,并從x軸上距坐標原點L/2的C點離開磁場。如果只撤去磁場,并且將電場反向,帶電小球以相同的初速度從A點進入第一象限,仍然從x軸上距坐標原點L/2的C點離開電場。求:
(1)小球從A點出發時的初速度大小;
(2)磁感應強度B的大小和方向;
(3)如果在第一象限內存在的磁場范圍是一個矩形,求這一范圍的最小面積。
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(14分)如圖所示,豎直平面坐標系xOy的第一象限,有垂直xOy面向外的水平勻強磁場和豎直向上的勻強電場,大小分別為B和E;第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強電場,大小也為E;第三象限內有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道,軌道最高點與坐標原點O相切,最低點與絕緣光滑水平面相切于N。一質量為m的帶電小球從y軸上(y>0)的P點沿x軸正方向進入第一象限后做圓周運動,恰好通過坐標原點O,且水平切入半圓軌道并沿軌道內側運動,過N點水平進入第四象限,并在電場中運動(已知重力加速度為g)。
(1)判斷小球的帶電性質并求出其所帶電荷量;
(2)P點距坐標原點O至少多高;
(3)若該小球以滿足(2)中OP最小值的位置和對應速度進入第一象限,通過N點開始計時,經時間小球距N點的距離s為多遠。
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如圖所示,一束電荷量為e的電子以垂直于磁感應強度B并垂直于磁場邊界的速度v射入寬度為d的勻強磁場中,穿出磁場時速度方向和原來射入方向的夾角為θ=600。求電子的質量和穿越磁場的時間。
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從粒子源不斷發射相同的帶電粒子,初速可忽略不計,這些粒子經電場加速后,從M孔以平行于MN方向進入一個邊長為d的正方形的磁場區域MNQP,如圖所示,磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向外,其中PQ的中點S開有小孔,外側緊貼PQ放置一塊熒光屏。當把加速電壓調節為U時,這些粒子剛好經過孔S 打在熒光屏上,不計粒子的重力和粒子間的相互作用。
(1)畫出帶電粒子在磁場中的運動軌跡并作出圓心的位置
(2)請說明粒子的電性求出粒子的比荷()。
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(14分)如左圖所示,x≥0的區域內有如右圖所示大小不變、方向隨時間周期性變化的磁場,磁場方向垂直紙面向外時為正方向,F有一質量為m、帶電量為q的正電粒子,在t=0時刻從坐標原點O以速度v沿著與x軸正方向成75°角射入。粒子運動一段時間到達P點,P點坐標為(a,a),此時粒子的速度方向與延長線的夾角為30°.粒子在這過程中只受磁場力的作用。
(1)若B為已知量,試求粒子在磁場中運動時的軌道半徑R及周期T的表達式。
(2)說明在OP間運動的時間跟所加磁場的變化周期T之間應有什么樣的關系才能使粒子完成上述運動。
(3)若B為未知量,那么所加磁場的變化周期T、磁感強度B0的大小各應滿足什么條件,才能使粒子完成上述運動?(寫出T及B0各應滿足條件的表達式)
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