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如图所示的xOy坐标系中,在第Ⅰ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限内存在...

如图所示的xOy坐标系中,在第Ⅰ象限内存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,从y轴上的P点垂直进入匀强电场,经过x轴上的Q点以速度v进入磁场,方向与x轴正向成30°角.若粒子在磁场中运动后恰好能再回到电场,已知OP,粒子的重力不计,电场强度E和磁感应强度B大小均未知.求:

(1)OQ的距离;

(2)磁感应强度B的大小;

(3)若在O点右侧22L处放置一平行于y轴的挡板,粒子能击中挡板并被吸收,求粒子从P点进入电场到击中挡板的时间.

 

(1)3L (2)B= (3)t总= 【解析】(1)粒子在Q点进入磁场时,vx=vcos30°,vy=vsin30°, OP间的距离 . OQ间的距离 解得x=OQ=3L (2)粒子恰好能回到电场,即粒子在磁场中轨迹的左侧恰好与y轴相切,设半径为R R+Rsin30°=3L, qvB=m 可得B=. (3)粒子在电场和磁场中做周期性运动,轨迹如图; 一个周期运动过程中,在x轴上发生的距离为△L=3L+3L-2Rsin30°=4L,P点到挡板的距离为22L,所以粒子能完成5个周期的运动,然后在电场中沿x轴运动2L时击中挡板.5个周期的运动中,在电场中的时间为, 磁场中运动的时间 , 剩余2L中的运动时间  , 总时间t总=t1+t2+t3= .  
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考点分析:
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两个平行金属板如图乙所示放置, 两板电势差时间做周期性变化,大小总保持为,周期为,如图甲所示,极板附近有一个粒子源,可以释放初速度为零、质量为,带电荷量为的粒子,由于电场力的作用由静止开始运动.不计粒子的重力

1)若在时发出的电子在时恰好到达极板,求两极板间距离

2)若已知两极板间距离为,在时发出的粒子不能到达极板,求此时发出的粒子距板的最大距离

3)求两极板间距离满足怎样的条件时,粒子到达极板时的动能最大.

 

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场是物理学中的重要概念、有电场、磁场、重力场等等.现真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场.在电场中,若将一个质量为、带正电的小球由静止释放,运动中小球的速度与竖直方向夹角为.现将该小球从电场中某点以初速度竖直向上抛出.已知重力加速度为,(取 ).求运动过程中

1)小球从抛出点至最高点电场力做的功.

2)小球的最小速度的大小及方向.

3)如果将小球受到的重力和电场力的合力等效为一个新的场力,仿照电场强度的定义,把新的场力与小球的质量的比值定义为新场场强.求该新场场强的大小和方向.

 

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如图,电子从灯丝发出(初速度不计),经灯丝与板间的加速电压加速,从板中心孔沿中心线射出,然后进入两块平行金属板形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场),电子进入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点.已知加速电压为 两板间的电压为,两板间的距离为,板长为,板右端到荧光屏的距离为,电子的质量为,电荷量为.问:

1)电子离开板,刚进入偏转电场时的速度

2)电子从偏转电场射出的侧移量

3)荧光屏上点到点的距离

 

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光滑平行的金属导轨MNPQ,间距L=1.0m,与水平面之间的夹角α=30°,匀强磁场磁感应强度B=2.0T,垂直与导轨平面向上,MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻,其它电阻不计,质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置,如图(a)所示.用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab,由静止开始运动,v-t图象如图(b)所示.g=10m/s2,导轨足够长.求:

1)恒力F的大小;

2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小;

3)根据v-t图象估算在前0.8s内电阻上产生的热量(已知在前0.8s内杆的位移为1.12m).

 

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如图所示,匀强磁场的磁感应强度B0.5T,其方向垂直于倾角θ30°的斜面向上,绝缘斜面上固定有形状的光滑金属导轨MPN(电阻忽略不计),MPNP长度均为2.5mMN连线水平,长为3m,以MN的中点O为原点,OPx轴建立一维坐标系Ox,一根粗细均匀的金属杆CD,长度d3m,质量m1kg,电阻R0.3Ω,在拉力F的作用下,从MN处以恒定速度v=1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好),g10m/s2

1)求金属杆CD运动过程中产生的感应电动势E及运动到x=0.8m处电势差UCD

2)推导金属杆CDMN处运动到P点过程中拉力F与位置坐标x的关系式;

3)求金属杆CDMN处运动到P点的全过程产生的焦耳热.

 

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