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已知质量为m的带电液滴,以速度垂直射入竖直向下的匀强电场E和水平向里匀强磁场B中...

已知质量为m的带电液滴,以速度垂直射入竖直向下的匀强电场E和水平向里匀强磁场B中,液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动,如图所示(重力加速度为g),求:

1)液滴带电荷量及电性;

2)液滴做匀速圆周运动的半径多大;

3)现撤去磁场,电场强度变为原来的两倍,有界电场的左右宽度为d,液滴仍以速度从左边界垂直射入,求偏离原来方向的竖直距离。

 

(1),负电;(2);(3) 【解析】 (1)液滴在空间受到三个力作用:重力、电场力与洛伦兹力;因带电液滴刚好做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则液滴的重力与电场力相平衡,电场力方向竖直向上,又因电场线方向向下,所以液滴带负电,由mg=qE可得液滴带电荷量 …① (2)带电粒子在电场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 qvB=m…② ①②两式联立解得液滴做匀速圆周运动的半径 (3)撤去磁场,电场变为2E,则液滴在电场中有方向向上的加速度 液滴以速度从左边界垂直射入,液滴向上做类平抛运动,水平方向 d=vt 竖直方向的偏转距离 解得液滴偏离原来方向的竖直距离  
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考点分析:
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空间同时存在匀强电场和匀强磁场。匀强电场的方向沿y轴正方向,场强大小为E;磁场方向垂直纸面向外。质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O由静止释放,释放后,粒子恰能沿图中的曲线运动。已知该曲线的最高点P的纵坐标为h,曲线在P点附近的一小部分,可以看做是半径为2h的圆周上的一小段圆弧,则(  )

A.粒子在y轴方向做匀加速运动

B.粒子在最高点P的速度大小为

C.磁场的磁感应强度大小为

D.粒子经过时间π运动到最高点

 

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(变式探究)如图所示,MN为水平放置的彼此平行的不带电的两块平板,板的长度和板间距离均为d,在两板间有垂直于纸面方向的匀强磁场,在距上板处有一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(不计重力),以初速度v0水平射入磁场,若使粒子不能射出磁场,求磁场的方向和磁感应强度B的大小范围.

 

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如图所示,在直角三角形abc区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,∠a,∠b,边长abL,粒子源在b点将带负电的粒子以大小、方向不同的速度射入磁场,已知粒子质量为m,电荷量为q,则在磁场中运动时间最长的粒子中,速度最大值是(  )

A. B.

C.  D.

 

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如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为B.磁场中的水平绝缘薄板与磁场的左、右边界分别垂直相交于MNMN=L,粒子打到板上时会被反弹(碰撞时间极短),反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反.质量为m、电荷量为-q的粒子速度一定,可以从左边界的不同位置水平射入磁场,在磁场中做圆周运动的半径为d,且d<L,粒子重力不计,电荷量保持不变.

1)求粒子运动速度的大小v

2)欲使粒子从磁场右边界射出,求入射点到M的最大距离dm

3)从P点射入的粒子最终从Q点射出磁场,PM=dQN=,求粒子从PQ的运动时间t

 

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平面OM和平面ON之间的夹角为30°,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为qq>0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场。不计粒子重力。则粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为

A. B. C. D.

 

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