- 带电粒子在混合场中的运动
- 共247题
25.如图所示,坐标平面的第Ⅰ象限内存在大小为E、方向水平向左的匀强电场,第Ⅱ象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。足够长的挡板MN垂直x轴放置且距原点O的距离为d。一质量为m、带电量为-q的粒子若自距原点O为L的A点第一次以大小为v0,方向沿y轴正方向的速度进入磁场,则粒子恰好到达O点而不进入电场。现该粒子仍从A点第二次进入磁场,但初速度大小为2v0,为使粒子进入电场后能垂直打在挡板上,求粒子(不计重力)在A点第二次进入磁场时:
(1)其速度方向与x轴正方向之间的夹角。
(2)粒子到达挡板上时的速度大小及打到挡板MN上的位置到x轴的距离.
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
25.如图所示,水平放置的平行金属板A和B间的距离为d,板长L=d,B板 的右侧边缘恰好是倾斜挡板NM上的一个小孔K,NM与水平挡板NP成60°角,K与N间的距离
。现有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从AB的中点O以平行于金属板方向OO'的速度v0射入,不计粒子的重力。现在A、B板上加一恒定电压,则该粒子穿过金属板后恰好穿过小孔K:
(1)求A、B板上所加的恒定电压大小。
(2)求带电粒子到达K点的速度。
(3)在足够长的NM和NP两档板所夹的某一区域存在一垂直纸面向里的匀强磁场,使粒子经过磁场偏转后能垂直打到水平挡板NP上(之前与挡板没有碰撞),求该磁场的磁感应强度的最小值Bmin。
正确答案
解析
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知识点
25.如图所示,在直角坐标系0 ≤ x ≤ L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个以点(3L,0)为圆心、半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N。现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场,飞出电场后从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角为30°。此时在圆形区域加如图(乙)所示周期性变化的磁场,以垂直于纸面向外为磁场正方向),最后电子运动一段时间后从N飞出,速度方向与进入磁场时的速度方向相同(与x轴夹角也为30°)。求:
(1)电子进入圆形磁场区域时的速度大小;
(2)0≤x≤L区域内匀强电场场强E的大小;
(3)写出圆形磁场区域磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的表达式。
正确答案
解析
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知识点
25.如图甲所示,两块长为L(L未知)的平行金属板M、N,彼此正对,板间距亦为L。现将N板接地,M上电势随时间变化规律如图乙所示。两平行金属板左边缘的中线处放置一个粒子源,能沿中线方向连续不断地放出一定速度的带正电粒子。
已知带电粒子的荷质比,粒子的重力和粒子之间的作用力均可忽略不计。若某时刻粒子源放出的粒子恰能从平行金属板右边缘离开电场(设在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场看作是恒定的),同时进入金属板右方磁感强度为
T,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,一段时间后正粒子垂直打在屏PQ上,屏PQ与金属板右边缘的距离为d=0.5m。 求
①粒子在磁场中的速度?
②为完成以上运动带电粒子应在哪个时刻进入电场?
正确答案
由题意知只有N电势为负时进入电场的粒子才可能完成题中运动
由电场中运动知, θ= ①
在磁场中 ②
③
由①②③得: ④
⑤
⑥
⑦
⑧
进入时刻: (n=0,1,2,……) ⑨
解析
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知识点
25.如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在x≤0的区域内有沿x轴负方向的匀强电场,在x>0的区域内有一方向垂直纸面向里、磁感应强度大小B=4.010-2T、宽度d=2m,边界垂直于x轴,位置待定的匀强磁场。一比荷为
的负粒子从P(-3,0)点以速度V0=2×106m/s沿y轴正方向射入电场,从y轴上
的点射出匀强电场区域,再经匀强磁场偏转最终通过x轴上的Q(9,0)点(图中未标出),不计粒子重力。求:
(1)匀强电场的电场强度E:
(2)负粒子出电场时的速度v;
(3)匀强磁场区域的左边界的横坐标。
25.如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,在x≤0的区域内有沿x轴负方向的匀强电场,在x>0的区域内有一方向垂直纸面向里、磁感应强度大小B=4.010-2T、宽度d=2m,边界垂直于x轴,位置待定的匀强磁场。一比荷为
正确答案
25.答案:
25.如图所示,在xoy平面的第Ⅱ象限内有半径为R的圆分别与x轴、y轴相切于P、Q 两点,圆内存在垂直于xoy平面向外的匀强磁场。在第I象限内存在沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为E。一带正电的粒子(重力不计)以速率v0从P点射入磁场后恰好垂直y轴进入电场,最后从M(2R,0)点射出电场,出射方向与x轴正向夹角为α,且满足tanα=1.5.求:
(l)带电粒子的比荷;
(2)磁场的感应强度的大小B;
(3)粒子从P点入射方向与x轴负方向的夹角θ。
正确答案
解析
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知识点
25.(20分)如图所示,在位于竖直平面内的直角坐标系中,第二象限区域内有一个沿+y轴方向的匀强电场,场强E1=50N/C,还有一个与x轴相切于Q点的圆形有界匀强磁场,磁感应强度B1=500T,方向垂直纸面向里,在x轴下方区域内有垂直底面向外的匀强磁场B2=2.5T,还有一个匀强电场。今有一质量m=1.0×10-3kg,电量为q1=+2.0×10-6C带电小球1,从y轴上的P点以初速度v0=40m/s,与y轴负方向成30°角斜射入第二象限,经过圆形有界磁场时偏转了60°角,恰与x轴上静止于Q点的另一质量也为m的带电小球II相碰,小球II的带电量q2=-6×10-6C,两球相碰后粘合在一起,问:
(1)带电小球I在第二象限中的磁场中运动时的轨迹半径为多大?
(2)在第二象限内圆形磁场区域的半径多大?
(3)欲使碰后小球沿直线做匀速直线运动,x轴下方匀强电场的场强E2的大小及方向(与y轴正方向的夹角)如何?(取g=10m/s2)
正确答案
解析
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知识点
24.如图所示,在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场,第三象限有沿y轴负方向的匀强电场;第四象限无电场和磁场。现有一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从y轴上的M点沿x轴负方向进入电场,不计粒子的重力,粒子经x轴上的N点和P点最后又回到M点,设OM=L,ON=2L。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向;
(3)粒子从M点进入电场经N、P点最后又回到M点所用的时间。
正确答案
解析
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知识点
28.如图所示,竖直平面内的直角坐标系中,X轴上方有一个圆形有界匀强磁场(图中未画出),x轴下方分布有斜向左上与Y轴方向夹角θ=45°的匀强电场;在x轴上放置有一挡板,长0.16m,板的中心与O点重合。今有一带正电粒子从y轴上某点P以初速度v0=40m/s与y轴负向成45°角射入第一象限,经过圆形有界磁场时恰好偏转90°,并从A点进入下方电场,如图所示。已知A点坐标(0.4m,0),匀强磁场垂直纸面向外,磁感应强度大小B=T,粒子的荷质比
C/kg,不计粒子的重力。问:
(1)带电粒子在圆形磁场中运动时,轨迹半径多大?
(2)圆形磁场区域的最小面积为多少?
(3)为使粒子出电场时不打在挡板上,电场强度应满足什么要求?
正确答案
解析
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知识点
25.如图甲所示,建立Oxy坐标系,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和极板间距均为l,第一、四象限有磁场,方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同且重力不计的带电粒子。在0~3t0时间内两板间加上如图乙所示的电压(不考虑极边缘的影响)。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、t0、B为已知量。(不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况)
(1)求电压U0的大小;
(2)求时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(3)何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短?求此最短时间。
正确答案
(1)时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动,
时刻刚好从极板边缘射出,在y轴负方向偏移的距离为
,
则有①
②
③
联立以上三式,解得两极板间偏转电压为④
(2)时刻进入两极板的带电粒子,前
时间在电场中偏转,后
时间两极板没有电场,带电粒子做匀速直线运动
带电粒子沿x轴方向的分速度大小为⑤
带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为⑥
带电粒子离开电场时的速度大小为⑦
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R,则有⑧
联立③⑤⑥⑦⑧式解得⑨
(3)时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。
带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为⑩,
设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为,则
,
联立③⑤⑩式解得
粒子在磁场中运动的周期为
带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所示,圆弧所对的圆心角为,所求最短时间为
联立以上两式解得
解析
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知识点
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