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如下图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和...

如下图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里.一带正电的粒子(不计重力)O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出.

(1)求电场强度的大小和方向.

(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出.求粒子运动加速度的大小.

(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,但速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间.

 

(1) (2) (3) 【解析】(1)设带电粒子的质量为m,电荷量为q,初速度为v,电场强度为E,可判断出粒子受到的洛伦磁力沿x轴负方向,于是可知电场强度沿x轴正方向 且有 ① 又② 则 ③ (2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动 在y方向位移④ 由②④式得⑤ 设在水平方向位移为x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是 又有 ⑥ 得⑦ (3)仅有磁场时,入射速度,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动, 设轨道半径为r,由牛顿第二定律有⑧ 又 ⑨ 由③⑦⑧⑨式得 ⑩ 由几何关系(11) 即,所以(12) 带电粒子在磁场中运动周期 则带电粒子在磁场中运动时间,所以。
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考点分析:
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如上图所示,在坐标系xOy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其他象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里.A是y轴上的一点,它到坐标原点O的距离为h;C是x轴上的一点,到O的距离为l,一质量为m,电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域,并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角.不计重力作用.试求:

(1)粒子经过C点时速度的大小和方向;

(2)磁感应强度的大小B.

 

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如上图所示,相互垂直的匀强电场和匀强磁场,其电场强度和磁感应强度分别为E和B,一个质量为m,带正电荷量为q的油滴,以水平速度v0从a点射入,经一段时间后运动到b.试计算:

(1)油滴刚进入叠加场a点时的加速度.

(2)若到达b点时,偏离入射方向的距离为d,此时速度大小为多大?

 

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如图所示,带等量异种电荷的平行板之间,存在着垂直纸面向里的匀强磁场,一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是曲线的最低点,不计重力,以下说法正确的是(  )

A. 这个粒子带正电荷

B. A点和B点必定位于同一水平面上

C. C点洛伦兹力大于电场力

D. 粒子达到B点后将沿曲线返回A

 

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医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如上图所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点间的距离为3.0 mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160 μV,磁感应强度的大小为0.040 T.则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(  )

A. 1.3 m/s,a正、b负    B. 2.7 m/s,a正、b负

C. 1.3 m/s,a负、b正    D. 2.7 m/s,a负、b正

 

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下图是磁流体发电机原理示意图.A、B极板间的磁场方向垂直于纸面向里.等离子束从左向右进入板间.下述正确的是(  )

A. A板电势高于B板,负载R中电流向上

B. B板电势高于A板,负载R中电流向上

C. A板电势高于B板,负载R中电流向下

D. B板电势高于A板,负载R中电流向下

 

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