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如图所示,平面直角坐标系xoy被三条平行的分界线分为I、II、III、IV四个区...

如图所示,平面直角坐标系xoy被三条平行的分界线分为I、II、III、IV四个区域,每条分界线与x轴所夹30º角,区域I、II分界线与y轴的交点坐标(0,l),区域I中有方向垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场;区域 II宽度为d,其中有方向平行于分界线的匀强电场;区域III为真空区域;区域IV中有方向垂直纸面向外、大小为2B的匀强磁场.现有不计重力的两粒子,粒子l带正电,以速度大小v1从原点沿x轴正方向运动;粒子2带负电,以一定大小的速度从x轴正半轴一点A沿x轴负向与粒子1同时开始运动,两粒子恰在同一点垂直分界线进入区域II;随后粒子1以平行于x轴的方向进入区域III;粒子2以平行于y轴的方向进入区域III,最后两粒子均在第二次经过区城III、IV分界线时被引出.

(1)求A点与原点距离;

(2)求区域II内电场强度E的大小和方向;

(3)求粒子2A的速度大小;

(4)若两粒子在同一位置处被引出,区城III 宽度应设计为多少?

 

(1)(2)(3)(4) 【解析】 (1)因为粒子1和粒子2在同一点垂直分界线进入区域Ⅱ,所以粒子1在区域Ⅰ运动半径为R1=l 粒子2在区域Ⅰ运动半径为R2由几何关系知 (2)要满足题设条件,区域Ⅱ中电场方向必须平行于分界线斜向左下方 两粒子进入电场中都做类平抛运动,区域Ⅱ的宽度为d ,出电场时,对粒子1沿电场方向的运动有 又 所以 (3)粒子2经过区域Ⅱ电场加速获得的速度大小为 对粒子2在电场中运动有 又 所以 所以 (4)粒子1经过区域Ⅲ时的速度大小为 有 粒子2经过区域Ⅲ时的速度大小为 有 两粒子要在区域IV运动后到达同一点引出,O3圆对应的圆心角为60゜,O4圆对应的圆心角为120゜
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如图所示的坐标系xOy中,x < 0y > 0的区域内有沿x轴正方向的匀强电场,x ≥ 0的区域内有垂直于xOy坐标平面向外的匀强磁场,x轴上A点的坐标为(L0)y轴上B点的坐标为(0).有一个带正电的粒子从A点以初速度vA沿y轴正方向射入匀强电场区域,经过B点进入匀强磁场区域,然后经x轴上的C(图中未画出)运动到坐标原点O.不计重力.求:

(1)粒子在B点的速度vB是多大?

(2)C点与O点的距离xC是多大?

(3)匀强电场的电场强度与匀强磁场的磁感应强度的比值是多大?

 

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如图所示,在x轴上的上方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度为E,在x轴下方的等腰直角三角形CDM区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,其中CDx轴上,它们到原点O的距离均为a.现将质量为m、带电荷量为+q的粒子从y轴上的P点由静止释放,设P点到O点的距离为h,不计重力作用与空气阻力的影响.下列说法正确的是(  )

A.h,则粒子垂直于CM射出磁场

B.h,则粒子平行于x轴射出磁场

C.h,则粒子垂直于CM射出磁场

D.h,则粒子平行于x轴射出磁场

 

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粒子回旋加速器的工作原理如图所示,置于真空中的D型金属盒的半径为R,两金属盒间的狭缝很小,磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直,高频率交流电的频率为f,加速器的电压为U,若中心粒子源处产生的质子质量为m,电荷量为+e,在加速器中被加速.不考虑相对论效应,则下列说法正确是

A.质子被加速后的最大速度不能超过Rf

B.加速的质子获得的最大动能随加速电场U增大而增大

C.质子第二次和第一次经过D型盒间狭缝后轨道半径之比为

D.不改变磁感应强度B和交流电的频率f,该加速器也可加速粒子

 

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如图所示为磁流体发电机的原理图。金属板MN之间的距离为d20 cm,磁场的磁感应强度大小为B5 T,方向垂直纸面向里。现将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,整体呈中性)从左侧喷射入磁场,发现在MN两板间接入的额定功率为P100 W的灯泡正常发光,且此时灯泡电阻为R100 Ω,不计离子重力和发电机内阻,且认为离子均为一价离子,则下列说法中正确的是(  )

A.金属板M上聚集负电荷,金属板N上聚集正电荷

B.该发电机的电动势为100 V

C.每秒钟有6.25×1018个离子打在金属板N

D.离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为103 m/s

 

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去年底,我省启动“263”专项行动,打响碧水蓝天保卫战.暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,测量管由绝缘材料制成,其长为L、直径为D,左右两端开口,匀强磁场方向竖直向下,在前后两个内侧面ac固定有金属板作为电极.污水充满管口从左向右流经测量管时,ac两端电压为U,显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积).则(  )

A. a侧电势比c侧电势高

B. 污水中离子浓度越高,显示仪器的示数将越大

C. 若污水从右侧流入测量管,显示器显示为负值,将磁场反向则显示为正值

D. 污水流量QU成正比,与LD无关

 

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