- 带电粒子在混合场中的运动
- 共247题
26.如图所示,在以坐标原点O为圆心,半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出。
(1)求电场强度的大小和方向。
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。
(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间。
正确答案
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知识点
25.如图所示,条形区域I内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B1=0.3 T,Ⅱ内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B2=B1,BB'、CC'间存在沿纸面方向竖直向下的匀强电场E,AA'、BB'、CC'、DD'为磁场边界,它们相互平行,条形区域的长度足够长,磁场宽度及BB'、CC'之间的距离d=1 m.一束带正电的某种粒子从AA'上的O点以沿与AA'成60°角以
射人磁场,刚好垂直边界BB'射出区域I而进入匀强电场,且沿与CC'成60°角进入区域Ⅱ,最后粒子刚好不能从磁场区域Ⅱ射出,取
≈3,不计粒子所受重力.求:
(1)粒子的比荷;
(2)电场强度E的大小;
(3)粒子从O到DD'所用的时间。(保留两位有效数字)
正确答案
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知识点
26.如图所示,整个空间中存在竖直方向的匀强电场,场强大小,在
轴下方存在两个相邻的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁场区域Ⅰ的宽度
,磁感应强度
,方向垂直纸面向里,磁场区域Ⅱ的磁场方向垂直纸面向外。质量为
电荷量为
的带正电微粒在
轴上P点由静止释放,经过一段时间,进入磁场区域Ⅰ。通过控制装置,使质点每次通过
轴时,都使电场反向一次,但电场强度的大小不变。带电微粒在磁场区域Ⅰ中,速度方向改变
时,进入磁场区域Ⅱ。已知
,
,
。
(1)求P点的坐标;
(2)如果要使微粒能返回P点,求磁场区域Ⅱ磁感应强度的值和粒子从开始运动到第一次返回P点所需的时间。
正确答案
(1)在轴上方,由动能定理
,
在轴下
,且方向相反,微粒只受洛仑兹力,作匀速圆周运动,
在磁场区域Ⅰ中,由几何关系
,由以上各式可得
;
(2)微粒能返回P点,在磁场区域Ⅱ的轨迹圆心必在y轴上,如图所示,(两等圆与另一圆三者都是外切关系时,第三圆的圆心必在两等圆圆心连线的中垂线上)则有,可得
在
轴上方,由动量定理
,
在磁场区域Ⅰ,微粒的运动周期,转过的角度为
,运动时间
在磁场区域Ⅱ,微粒的运动周期,转过的角度为
,运动时间
,总时间
解析
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知识点
25.在xOy平面内,第Ⅲ象限内的直线OM是电场与磁场的边界,OM与x轴负方向成45°角。
在x<0且OM的左侧空间存在着x轴负方向的匀强电场,场强大小为E=50N/C,在y<0且OM
的右侧空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B=0.2T,如图所示。一
不计重力的带负电的微粒,从坐标原点O沿y轴负方向以v0=4×103m/s的初速度进入磁场,
已知微粒的带电荷量为q=-4×10-18C,质量为m=1×10-24kg。求:
(1)带电微粒第一次经过磁场边界时的位置坐标及经过磁场边界时的速度方向;
(2)带电微粒最终离开电、磁场区域时的位置坐标;
(3)带电微粒在电、磁场区域运动的总时间(结果可以保留)。
正确答案
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知识点
25.如图所示,在xOy平面中第一象限内有一点P(4,3),OP所在直线下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,OP上方有平行于OP向上的匀强电场,电场强度E=100V/m。一质量m=1×10-6kg,电荷量q=2×10-3C带正电的粒子,从坐标原点O以初速度v=1×103m/s垂直于磁场方向射入磁场,经过P点时速度方向与OP垂直并进入电场,在经过电场中的M点(图中未标出)时的动能为P点时动能的2倍,不计粒子重力。求:
(1)磁感应强度的大小;
(2)O、M两点间的电势差;
(3)M点的坐标及粒子从O运动到M点的时间。
正确答案
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知识点
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