如图所示,在xOy平面内的第Ⅲ象限中有沿-y方向的匀强电场,场强大小为E.在第I和第II象限有匀强磁场,方向垂直于坐标平面向里.有一个质量为m,电荷量为e的电子,从y轴的P点以初速度v
垂直于电场方向进入电场(不计电子所受重力),经电场偏转后,沿着与x轴负方向成45°角进入磁场,并能返回到原出发点P.
(1)并画出电子运动轨迹的示意图;
(2)求P点距坐标原点的距离
(3)电子从P点出发经多长时间再次返回P点.
考点分析:
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如图所示,oxyz坐标系的y轴竖直向上,在坐标系所在的空间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向与x轴平行.从y轴上的M点(0,H,0)无初速释放一个质量为m、电荷量为q的带负电的小球,它落在xz平面上的N(l,0,b)点(l>0,b>0).若撤去磁场则小球落在xz平面的P点(l,0,0).已知重力加速度为g.
(1)已知匀强磁场方向与某个坐标轴平行,请确定其可能的具体方向.
(2)求出电场强度的大小.
(3)求出小球落至N点时的速率.
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如图所示,长L=0.80m、电阻r=0.30Ω、质量m=0.10kg的金属棒CD垂直放在水平导轨上,导轨由两条平行金属杆组成,已知金属杆表面光滑且电阻不计,导轨间距也是L,金属棒与导轨接触良好.量程为0~3.0A的电流表串接在一条导轨上,在导轨左端接有阻值R=0.50Ω的电阻,量程为0~1.0V的电压表接在电阻R两端,垂直于导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面.现以向右恒定的外力F=1.6N使金属棒向右运动,当金属棒以最大速度v在导轨平面上匀速滑动时,观察到电路中的一个电表正好满偏,而另一个电表未满偏.
(1)试通过计算判断此满偏的电表是哪个表.
(2)求磁感应强度的大小.
(3)在金属棒ab达到最大速度后,撤去水平拉力F,求此后电阻R消耗的电能.
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如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈的长度ab=0.25m,宽度bc=0.20m,共有n=100匝,总电阻r=1.0Ω,可绕与磁场方向垂直的对称轴OO’转动.线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中,与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V,1.8W”的灯泡,当线圈以角速度ω匀速转动时,小灯泡消耗的功率恰好为1.8W.(不计转动轴与电刷的摩擦)
(1)推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式E
m=nBSω(其中S表示线圈的面积);
(2)求线圈转动的角速度ω;
(3)线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产生的电能.
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如图所示为一真空示波管,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的加速电压U
1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过电场后打在荧光屏上的P点.已知加速电压为U
1,M、N两板间的电压为U
2,两板间的距离为d,板长为L
1,板右端到荧光屏的距离为L
2,电子的质量为m,电荷量为e.求:
(1)电子穿过A板时的速度大小;
(2)电子从偏转电场射出时的侧移量;
(3)P点到O点的距离.
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如图所示,在倾角为37°的斜面上,固定一宽L=0.25m的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和变阻器.电源电动势E=12V,内阻为r=1.0Ω.一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的,取g=10m/s
2,且已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,要保持金属棒静止在导轨上时,求:
(1)回路中电流的大小;
(2)滑动变阻器接入电路的阻值.
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