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如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场,已知左侧匀强电场的场强大小为...

如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场,已知左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,其宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外;右侧匀强磁场的磁感应强度大小也为B、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量为m、电荷量为q,不计重力)从电场左边缘a点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到了a点,然后重复上述运动过程.求:
(1)中间磁场区域的宽度d.
(2)带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t.

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(1)带正电的粒子在电场中做匀加速直线运动,垂直进入磁场后做匀速圆周运动,画出粒子运动的轨迹,根据动能定理即可求解带电粒子在磁场中运动的速率;粒子在磁场中由洛伦兹力充当向心力,由牛顿第二定律求出轨迹的半径.根据几何关系求解中间磁场区域的宽度; (2)先求出在电场中运动的时间,再求出在两段磁场中运动的时间,三者之和即可带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间. 【解析】 (1)电场中加速过程,根据动能定理,有:qEL=,解得:v=; 粒子在两磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律,有: qvB=m,故r=; 画出粒子的运动轨迹,如图所示,三段圆弧的圆心构成的三角形是等边三角形,边长为2r; 故中间磁场的宽度为:d=rsin60°=; (2)粒子在电场中做匀变速直线运动,加速阶段由运动学公式L=,a=可得:t1=,在中间磁场中所用时间t2=2×=; 在右侧磁场中的运动时间t3=,则t=2t1+t2+t3=2; 答:(1)中间磁场区域的宽度d为. (2)带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t为2.
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考点分析:
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如图所示,中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上下两部分,上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场,下部分充满垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度皆为B.一质量为m,带电量为q的带正电粒子从P点进入磁场,速度与边MC的夹角θ=30°.MC边长为a,MN边长为8a,不计粒子重力.求:
(1)若要该粒子不从MN边射出磁场,其速度最大值是多少?
(2)若要该粒子恰从Q点射出磁场,其在磁场中的运行时间最少是多少?
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(1)导体A'、A两个侧面之间的电压大小为______,导体中自由电子定向移动的速率是______
(2)将该导体样品放在匀强磁场中,磁场方向沿z轴正方向,则导体样品侧面C的电势______侧面C'的电势(填“高于”、“低于”或“等于”).
(3)在(2)中,达到稳定状态时,沿x方向电流仍为I,若测得C、C'两面的电势差为U,计算匀强磁场的磁感应强度.

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A.增大加速电压
B.增加偏转磁场的磁感应强度
C.将圆形磁场区域向屏幕靠近些
D.将圆形磁场的半径增大些
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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