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利用电场、磁场可以控制带电粒子的运动。 如图所示,在平面直角坐标系xOy中,有一...

利用电场、磁场可以控制带电粒子的运动。 如图所示,在平面直角坐标系xOy中,有一个半径为r的圆形区域,其圆心坐标为 (r0)。在这个区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。 在直线y = - r的下方,有水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E 一质子从O点沿x轴正方向射入磁场,在磁场中做半径为r的匀速圆周运动。已知质子的质量为m,电荷量为+q,不计质子的重力。求:

1)运动轨迹由哪两个图形构成;

2)质子在磁场中运动时速度的大小υ

3)质子离开磁场后经多长时间到达y轴;

4)质子运动到y轴时距O点的距离L

 

(1) 圆(四分之一圆周)和抛物线构成 (2) (3) (4) 【解析】 (1)因粒子的运动半径等于磁场的半径,可知粒子从O点射入后运动四分之一圆周从最下端竖直向下进入电场,然后在电场中做类平抛运动,则粒子运动轨迹由圆(四分之一圆周)和抛物线构成. (2)质子从O点射入磁场后做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律得: 解得 (3)质子沿x轴正方向射入磁场,经圆弧后以速度υ垂直于电场方向进入电场。在沿电场方向上,质子做初速为0的匀加速直线运动,加速度大小: 质子经过时间t到达y轴 (4)在垂直电场方向上,质子的位移 质子到达y轴时距O点的距离  
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如图甲所示,金属杆ab的质量为m 长为l,通过的电流为I,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面成θ角斜向上,结果ab静止于水平导轨上。由ba的方向观察,得到图乙所示的平面图。

1)在乙图中画出金属杆受力的示意图。

2)求金属杆ab受到的摩擦力;

3)求金属杆对导轨的压力;

4)若图中θ=0,当B多大时ab所受弹力为零。

 

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如图所示的电路中,电源电动势E10 V,内阻r0.5 Ω,电动机的电阻R01.0 Ω,电阻R11.5 Ω,电压表的示数U13.0 V,电动机正常工作。求此时:

1)通过电动机的电流;

2)电动机两端的电压;

3)电动机消耗的电功率;

4)电动机损耗的热功率。

 

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如图所示,MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B。一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域,最后到达感光板上的P点。经测量PO间的距离为L,不计带电粒子受到的重力。求:

1)带电粒子所受洛伦兹力的大小;

2)带电粒子的质量大小;

3)粒子在磁场中运动的时间。

 

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两个速率不同的同种带电粒子,如图所示,它们沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场的上边缘射入,从下边缘飞出时,相对于入射方向的偏转角分别为90°60°,则它们在磁场中运动的轨道半径之比为________,在磁场中运动时间比为________

 

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目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,图表示它的发电原理: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,而从整体上来说呈电中性)喷入磁场,由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转,磁场中的两块金属板AB上就会聚集电荷,从而在两板间产生电压. 请你判断:在图示磁极配置的情况下,金属板______(选填AB)的电势较高,若 AB 两板相距为d,板间的磁场按匀强磁场处理,磁感应强度为B,等离子体以速度v 沿垂直于磁场的方向射入磁场,这个发电机的电动势是__________

 

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