- 带电粒子在混合场中的运动
- 共247题
25.如图所示,等腰直角三角形ABC区域内有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面匈里的匀强磁场,AB边水平。磁场下方有一方向水平向右的匀强电场。现有一质量为m电量为q的负离子(重力不计),以速度v0沿图中虚线垂直电场且正对三角形ABC的顶点C射入,穿过电场区域后,负离子从AB边进入磁场,又从AB边射出。已知AB=,电场宽度L=
求:
(1)负离子在AB边上入射点与出射点的距离;
(2)保持电场宽度L不变,调整电场上边界与磁场边界AB间的距离及电场强度的大小,使负离子在磁场中运动的时间最长,则此时电场强度E多大?
正确答案
解析
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知识点
22.在竖直平面内存在着互相垂直的水平匀强电场和水平匀强磁场。该场中有一长为L的绝缘硬直板AC,与水平方向成角,如图所示。质量为m的带电物块(可视为质点),从板的A端由静止开始下滑,到达C端时物块对板面恰无压力,物块与板之间的动摩擦因数为
。在物块离开C端的同时撤去磁场,物块离开板后能运动到C端正下方高度差为
的P点,过P点时的速度为
,(重力加速度为g)求:
(1)物块从C点到P点电势能的改变量;
(2)物块过C端时的速度大小;
(3)在电场强度与磁感应强度比值为条件下,物块从A到C过程中克服摩擦力做的功。
正确答案
(1)因为CP与电场线垂直,即CP是等势线,所以从C到P过程中电势能的改变量为0。
(2)小物块从离开C端到过P点过程,
由动能定理:
得:小物块过C端时的瞬时速度大小为
(3)由于离开C端后,在电场力和重力的作用下能运动到P点,所以粒子带负电。
小物块刚到达C端时,依题意受力分析如图, 由于恰无压力,有
解得
设小物块从A点运动到C端过程中,克服摩擦力做功为,则由动能定理有
解得小物块从A点运动到C端过程克服摩擦力做的功为
解析
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知识点
25.如图所示,虚线圆表示磁场和电场的圆柱形理想边界,其半径为,圆内存在磁感应强度大小为
的平行于边界向里的匀强磁场,圆外存在垂直于边界向外的辐向静电场,现在边界面上的
点有一带电量大小为
、质量为
的粒子,不计重力,以垂直于边界指向圆心方向的初速度
射入磁场中.粒子离开
点后第5次经过边界时正好过
点,在该过程中,求:
(1)粒子离开点时的初速度大小.
(2)粒子在磁场中运动的时间.
正确答案
解析
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知识点
16.如图14所示空间分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 三个足够长的区域,各边界面相互平行。其中Ⅰ、Ⅱ区域存在匀强电场:V/m,方向垂直边界面竖直向上;EⅡ =
V/m,方向水平向右,Ⅲ区域磁感应强度B=5.0T,方向垂直纸面向里。三个区域宽度分别为d1=5.0m、d2=4.0m、d3=10m。一质量m=1.0×10-8kg、电荷量q = 1.6×10-6C 的粒子从O点由静止释放,粒子重力忽略不计。求:
(1)粒子离开区域Ⅰ时的速度;
(2)粒子从区域Ⅱ进入区域Ⅲ时的速度方向与边界面的夹角;
(3)粒子在Ⅲ区域中运动的时间和离开Ⅲ区域时的速度方向与边界面的夹角。
正确答案
(1)由动能定理得:
①
得: ②
(2)粒子在区域II做类平抛运动。水平向右为y轴,竖直向上为x轴.设粒子进入区域III时速度与边界的夹角为θ
(3)粒子进入磁场时的速度 ⑧
粒子在磁场中运动的半径
粒子进入磁场区域运动轨迹如图所示,
由于
所以粒子离开磁场时速度方向与边界的夹角
粒子在磁场中运动的周期
粒子在磁场中运动的时间
解析
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知识点
14.如图所示,两块很大的平行导体板MN、PQ产生竖直向上的匀强电场,两平行导体板与一半径为r的单匝线圈连接,在线圈内有一方向垂直线圈平面向里,磁感应强度变化率为的匀强磁场B1。在两导体板之间还存在有理想边界的匀强磁场,匀强磁场分为Ⅰ、Ⅱ两个区域,其边界为MN、ST、PQ,磁感应强度大小均为B2,方向如图所示,Ⅰ区域高度为d1,Ⅱ区域的高度为d2。一个质量为m、电量为q的带正电的小球从MN板上方的O点由静止开始下落,穿过MN板的小孔进入复合场后,恰能做匀速圆周运动,Ⅱ区域的高度d2足够大,带电小球在运动中不会与PQ板相碰,重力加速度为g。
(1)求线圈内匀强磁场的磁感应强度变化率;
(2)若带电小球运动后恰能回到O点,求带电小球释放时距MN的高度h。
正确答案
(1)带电小球进入复合场后恰能做匀速圆周运动,则电场力与重力平衡,得
(1)
(2)只有小球从进入磁场的位置离开磁场,做竖直上抛运动,才能恰好回到O点,由于两个磁场区的磁感应强度大小都相等,所以半径都为R,由图可知△O1O2O3是等边三角形。
解析
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知识点
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