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如图所示,在xoy平面内,y轴左侧无磁场,y轴右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,虚...

如图所示xoy平面内y轴左侧无磁场y轴右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,虚线(x=a)以左磁场方向垂直xoy平面向里,磁场宽度为a虚线以右磁场方向垂直xoy平面向外,一个带正电q、质量为m的粒子在x=0处,以速度v0沿x轴正方向射入磁场。(不考虑粒子重力)

(1)若粒子做圆周运动的轨道半径v0未知,求粒子与x轴的交点坐标;

(2)若不受上问中条件的约束粒子的初速度仍为v0而且视为已知,则a为何值时,粒子可以回到原点O

 

(1) (2) 【解析】试题分析:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,画出其在第一象限的运动轨迹根据几何关系即可求出粒子与x轴的交点坐标;要求带电粒子能够返回原点,由对称性可知,画出运动轨迹,根据牛顿第二定律和几何关系即可求出a的值。 (1)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,画出其在第一象限的运动轨迹示意图如图所示,轨迹由两段圆弧组成,圆心设为C和,轨迹与x轴交点为P。 由对称性可知在x=2a直线上,设此直线与x轴交点为D,P点的x轴坐标为,过两段圆弧的连接点作平行与x轴的直线EF,则 , , , 由此可知P点的x轴坐标为: (2)若要求带电粒子能够返回原点,由对称性可知,其运动轨迹如图所示,这时在x轴上,设与x轴负方向所成夹角为α,粒子轨道半径为r 由几何关系可得, 由牛顿运动定律可得,解得
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如图所示一块半导体样品板放在垂直于平面的匀强磁场中当有稳定恒电流I垂直于磁场方向通过样品板时,在板的两侧面12之间会产生一恒定的电势差

(1)若测得0,则这块样品板的载流子是带正电,还是带负电的?试说明理由.

(2)设磁感强度为B,样品板的厚度为d,每个载流子带电量的绝对值为e,试证明样品板的单位体积内参加导电的载流子数目为

 

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汤姆逊用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示,真空管内的阴极K发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过AA′中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板PP'间的区域.当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O′点,(O′与O点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计.此时,在PP′间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,亮点重新回到O点.已知极板水平方向的长度为L1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示).

(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小.

(2)推导出电子的比荷的表达式

 

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两位同学在实验室利用如图a)所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内阻r,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据,另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据.并根据数据描绘了如图(b)所示的两条U-I直线.图象中两直线的交点C表示的物理意义是

A. 滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端

B. 电源的输出功率最大

C. 定值电阻R上消耗的功率为0.5W

D. 电源的效率达到最大值

 

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如图所示,真空中存在范围足够大的匀强电场,A、B为该匀强电场的两个等势面.现有三个完全相同的带等量正电荷的粒子a、b、c,从等势面A上的某点同时以相同速率v0向不同方向开始运动,其中a的初速度方向垂直指向等势面B;b的初速度方向平行于等势面;c的初速度方向与a相反.经过一段时间,三个粒子先后通过等势面B.已知三个粒子始终在该匀强电场中运动,不计重力,下列判断正确的是

A.等势面A的电势高于等势面B的电势

B. abc三粒子通过等势面B时的速度大小相等

C.开始运动后的任一时刻,ab两粒子的动能总是相同

D.开始运动后的任一时刻,三个粒子电势能总是相等

 

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如图甲所示一条电场线与Ox重合,取O点电势为零,Ox方向上各点的电势x变化的情况如图乙所示若在O点静止释放一电子,电子仅受电场力的作用,则

A. 电子的电势能将增大

B. 电子将沿Ox方向运动

C. 电子运动的加速度恒定

D. 电子运动的加速度大小先减小后增大

 

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