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.如图甲所示,竖直面MN的左侧空间存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧无边界)....

.如图甲所示,竖直面MN的左侧空间存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧无边界).一个质量为m、电荷量为q的可视为质点的带正电的小球,以大小为v0的速度垂直于竖直面MN向右做直线运动.小球在t=0时刻通过电场中的P点,为使小球能在以后的运动中竖直向下通过D点(P、D间距为L,且它们的连线垂直于竖直平面MN,D到竖直面MN的距离DQ等于L/π),经过研究,可以在电场所在的空间叠加如图乙所示的随时间周期性变化的、垂直于纸面向里的磁场.(g=10m/s2),求:

(1)场强E的大小;

(2)如果磁感应强度B0为已知量,试推出满足条件t1的表达式;

(3)进一步的研究表明,竖直向下的通过D点的小球将做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B0及运动的最大周期T的大小,并在图中定性地画出小球运动一个周期的轨迹.(只需要画出一种可能的情况)

说明: 说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1)mg/q (2)+ (3) 轨迹见解析图乙 【解析】(1)小球进入电场,做匀速直线运动时 Eq=mg,① E=mg/q.② (2)在t1时刻加磁场,小球在时间t0内做匀速圆周运动(如图甲所示),设圆周运动的周期为T0,半径为R0. 竖直向下通过D点,则t0=3T0/4,      ③ B0qv0=m④ PF-PD=R即v0t1-L=R,            ⑤ 将③④代入⑤式解得t1=+. (3)小球运动的速率始终不变,当R变大时,T0也增加,小球在电场中的运动周期T也增加 在小球不飞出电场的情况下,当T0最大时,有: DQ=2R,即=,               ⑥ T0==,                     ⑦ 结合⑥⑦式是B0=, T0=. 结合轨迹图可知,小球在电场中运动的最大周期T=4×(+t0). 结合上式解得T=. 所以小球在电场中运动一个周期的轨迹如图乙所示.
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考点分析:
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.2008年9月25日中国“神舟七号”宇宙飞船顺利升空,9月27日,中国宇航员首次实现太空出舱.下一步我国将于2015年发射空间站,设该空间站体积很大,宇航员可以在里面进行多项体育活动,一宇航员在站内玩垒球(万有引力可以忽略不计),上半侧为匀强电场,下半侧为匀强磁场,中间为分界面,电场与分界面垂直,磁场垂直纸面向里,电场强度为E=100V/m,宇航员位于电场一侧距分界面为h=3m的P点,PO垂直于分界面,D位于O点右侧,垒球质量为m=0.1kg,带电量为q=-0.05C,该宇航员从P点以初速度v0=10m/s平行于界面投出垒球,要使垒球第一次通过界面就击中D点,且能回到P点.求:

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(1)OD之间的距离d.

(2)垒球从抛出第一次回到P点的时间t.(计算结果保留三位有效数字)

 

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某空间区域存在匀强电场和匀强磁场,匀强电场的电场强度为0.5N/C,一带电量为q=+10-3C,质量为m=3×10-5kg的油滴从高5m处落入该区域后,恰好做匀速直线运动(忽略空气阻力的作用),求匀强磁场的磁感应强度的最小值.(重力加速度g=10m/s2)

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(2009·皖南八校二模)如图所示,用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,并以速率v1向右匀速运动,从槽口右侧射入的带电微粒的速率是v2,如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动,则微粒做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T分别为                                                                                                   (  )

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A.,                                  B.,

C.,                                            D.,

 

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如图所示,带电粒子以速度v0从a点进入匀强磁场,运动中经过b点,Oa=Ob,若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场,仍以v0从a点进入电场,粒子仍能通过b点,那么电场强度E与磁感应强度B之比为                                                                      (  )

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A.v0                                      B.

C.2v0                                     D.

 

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(2009·江苏省姜堰中学、淮阴中学、如皋中学、前黄中学模拟)如图所示,一粒子源位于一边长为a的正三角形ABC的中点O处,可以在三角形所在的平面内向各个方向发射出速度大小为v、质量为m、电荷量为q的带电粒子,整个三角形位于垂直于△ABC的匀强磁场中,若使任意方向射出的带电粒子均不能射出三角形区域,则磁感应强度的最小值为

(  )

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A.                                        B.

C.                                    D.

 

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