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(11分)(2009·北京模拟)在坐标系xOy中,有三个靠在一起的等大的圆形区域...

(11分)(2009·北京模拟)在坐标系xOy中,有三个靠在一起的等大的圆形区域,分别存在着方向如图所示的匀强磁场,磁感应强度大小都为B=0.10T,磁场区域半径r=m,三个圆心A、B、C构成一个等边三角形,B、C点都在x轴上,且y轴与圆形区域C相切,圆形区域A内磁场垂直纸面向里,圆形区域B、C内磁场垂直纸面向外.在直角坐标系的第Ⅰ、Ⅳ象限内分布着场强E=1.0×105N/C的竖直方向的匀强电场,现有质量m=3.2×10-26kg,带电荷量q=-1.6×10-19C的某种负离子,从圆形磁场区域A的左侧边缘以水平速度v=106m/s沿正对圆心A的方向垂直磁场射入,求:

说明: 说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)该离子通过磁场区域所用的时间.

(2)离子离开磁场区域的出射点偏离最初入射方向的侧移为多大?(侧移指垂直初速度方向上移动的距离)

(3)若在匀强电场区域内竖直放置一挡板MN,欲使离子打到挡板MN上的偏离最初入射方向的侧移为零,则挡板MN应放在何处?匀强电场的方向如何?

 

(1)4.19×10-6s (2)2m (3)MN应放在距y轴2m的位置上 竖直向下 【解析】(1)离子在磁场中做匀速圆周运动,在A、C两区域的运动轨迹是对称的,如图所示,设离子做圆周运动的半径为R,圆周运动的周期为T,由牛顿第二定律得:qvB=m 又T= 解得:R=,T= 将已知量代入得:R=2m 设θ为离子在区域A中的运动轨迹所对应圆心角的一半,由几何关系可知离子在区域A中运动轨迹的圆心恰好在B点, 则:tanθ== θ=30° 则离子通过磁场区域所用的时间为: t==4.19×10-6s (2)由对称性可知:离了从原点O处水平射出磁场区域,由图可知侧移为 d=2rsin2θ=2m (3)欲使离子打到挡板MN上时偏离最初入射方向的侧移为零,则离子在电场中运动时受到的电场力方向应向上,所以匀强电场的方向向下 离子在电场中做类平抛运动,加速度大小为: a=Eq/m=5.0×1011m/s2 沿y方向的位移为: y=at2=d 沿x方向的位移为:x=vt 解得:x=2m 所以MN应放在距y轴2m的位置.
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考点分析:
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(10分)如图所示,在竖直平面内有范围足够大、场强方向水平向左的匀强电场,在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一绝缘“⊂”形杆由两段直杆和一半径为R为半圆环组成,固定在纸面所在的竖直平面内.PQ、MN与水平面平行且足够长,半圆环MAP在磁场边界左侧,P、M点在磁场界线上,NMAP段是光滑的,现有一质量为m、带电量为+q的小环套在MN杆上,它所受到的电场力为重力的倍.现在M右侧D点由静止释放小环,小环刚好能到达P点,求:

说明: 说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)D、M间的距离x0;

(2)上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时弯杆对小环作用力的大小;

(3)若小环与PQ杆的动摩擦因数为μ(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等).现将小环移至M点右侧5R处由静止开始释放,求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功.

 

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.(10分)如图所示,MN是匀强磁场的左边界(右边范围很大),磁场方向垂直纸面向里,在磁场中有一粒子源P,它可以不断地沿垂直于磁场方向发射出速度为v、电荷为+q、质量为m的粒子(不计粒子重力).已知匀强磁场的磁感应强度为B,P到MN的垂直距离恰好等于粒子在磁场中运动的轨道半径.求在边界MN上可以有粒子射出的范围.

说明: 说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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(6分)如图中MN表示真空中垂直于纸面的平板,板上一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B.一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速度v射入磁场区域,最后到达平板上的P点.已知B、v以及P到O的距离l,不计重力,则此粒子的比荷为________.

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(6分)在磁感应强度为B的匀强磁场中,垂直于磁场放入一段通电导线.若任意时刻该导线中有N个以速度v做定向移动的电荷,每个电荷的电量为q.则每个电荷所受的洛伦兹力F洛=________,该段导线所受的安培力为F=________.

 

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.(6分)如图(甲)所示,一带电粒子以水平速度v0先后进入方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域,已知电场方向竖直向下,两个区域的宽度相同且紧邻在一起,在带电粒子穿过电场和磁场的过程中(其所受重力忽略不计),电场和磁场对粒子所做的功为W1;若把电场和磁场正交重叠,如图(乙)所示,粒子仍以初速度v0穿过重叠场区,在带电粒子穿过电场和磁场的过程中,电场和磁场对粒子所做的总功为W2,比较W1和W2,则W1________W2(填“>”、“<”或“等于”).

说明: 说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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