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一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间...

一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xOy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l´,电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;MN为条状区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行,一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出,不计重力.

1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹;

2)求该粒子从M点入射时速度的大小;

3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为,求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间.

 

(1)轨迹图如图所示: (2) (3) ; 【解析】 (1)粒子运动的轨迹如图(a)所示.(粒子在电场中的轨迹为抛物线,在磁场中为圆弧,上下对称) (2)粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动.设粒子从M点射入时速度的大小为v0,在下侧电场中运动的时间为t,加速度的大小为a;粒子进入磁场的速度大小为v,方向与电场方向的夹角为(见图(b)),速度沿电场方向的分量为v1,根据牛顿第二定律有 qE=ma ① 式中q和m分别为粒子的电荷量和质量,由运动学公式有 v1=at ② ③ ④ 粒子在磁场中做匀速圆周运动,设其运动轨道半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 ⑤ 由几何关系得 ⑥ 联立①②③④⑤⑥式得 ⑦ (3)由运动学公式和题给数据得 ⑧ 联立①②③⑦⑧式得 ⑨ 设粒子由M点运动到N点所用的时间为,则 ⑩ 式中T是粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期, ⑪ 由③⑦⑨⑩⑪式得 ⑫
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如图,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外.一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后,沿平行于x轴的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出.已知O点为坐标原点,N点在y轴上,OPx轴的夹角为30°,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d,不计重力.求

1)带电粒子的比荷;

2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间.

 

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如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1L2L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有ab两点,它们相对于L2对称.整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外.已知ab两点的磁感应强度大小分别为B0B0,方向也垂直于纸面向外.则

A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0

C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0

D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0

 

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某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后,做匀速直线运动;若仅撤除电场,则该粒子做匀速圆周运动,下列因素与完成上述两类运动无关的是

A. 磁场和电场的方向

B. 磁场和电场的强弱

C. 粒子的电性和电量

D. 粒子入射时的速度

 

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笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件.当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作:当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态.如图所示,一块宽为、长为的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为.当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压,以此控制屏幕的熄灭.则元件的(   

A.前表面的电势比后表面的低

B.前、后表面间的电压无关

C.前、后表面间的电压成正比

D.自由电子受到的洛伦兹力大小为

 

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如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为qq>0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为

A.  B.  C.  D.

 

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