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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...

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.

 

(1) (2)或 【解析】 (1)粒子从静止被加速的过程,根据动能定理得:,解得: 根据题意,下图为粒子的运动轨迹,由几何关系可知,该粒子在磁场中运动的轨迹半径为: 粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即: 联立方程得: (2)根据题意,粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周,长度 粒子射出磁场后到运动至轴,运动的轨迹长度 粒子从射入磁场到运动至轴过程中,一直匀速率运动,则 解得: 或  
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如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直.已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1,并在磁场边界的N点射出;乙种离子在MN的中点射出;MN长为l.不计重力影响和离子间的相互作用.求:

1)磁场的磁感应强度大小;

2)甲、乙两种离子的比荷之比.

 

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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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如图所示,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒abc电荷量相等,质量分别为mambmc,已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动,下列选项正确的是(  )

A.mambmc B.mbmamc

C.mcmamb D.mcmbma

 

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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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如图甲所示,边长为L的正方形金属线框位于竖直平面内,线框的匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连.线框所在空间有方向水平向右的匀强磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中均为已知.0~的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动.

(1)求0~时间内电阻R两端的电压大小.

(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中,求电流通过电阻R产生的热量.

(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,求通过电阻R的电荷量.

 

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