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如图所示,空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场和水平向左、场强为E的匀...

如图所示,空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场和水平向左、场强为E的匀强电场。有一质量为m,电荷量大小为q的微粒垂直于磁场且以与水平方向成45°角的速度v做直线运动,重力加速度为g。则下列说法正确的是

A. 微粒可能做匀加速直线运动 B. 微粒可能只受两个力作用

C. 匀强磁场的磁感应强度B= D. 匀强电场的电场强度E=

 

D 【解析】 粒子沿直线运动,由于洛仑兹力与速度垂直且大小与速度成正比,故粒子必定做匀速直线运动,根据平衡条件可求解电场力与洛仑兹力,并可求出B和E; AB、若粒子带正电,电场力向左,洛伦兹力垂直速度v线斜向右下方,而重力竖直向下,则电场力、洛伦兹力和重力三个力的合力与速度不在同一直线上,粒子不可能做直线运动,所以粒子不可能带正电;则有粒子带负电,电场力向右,洛伦兹力垂直速度v线斜向左上方,而重力竖直向下,只有电场力、洛伦兹力和重力三力平衡,粒子才能做直线运动,所以粒子做匀速直线运动,故A、B错误; CD、根据平衡条件,有:,,联立解得:,,故D正确,C错误; 故选D。
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考点分析:
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如图(a)所示,整个空间存在竖直向上的匀强电场(平行于纸面),在同一水平线上的两位置,以相同速率同时喷出质量均为m的油滴ab,带电量为+qa水平向右,不带电的b竖直向上.b上升高度为h时,到达最高点,此时a恰好与它相碰,瞬间结合成油滴p.忽略空气阻力,重力加速度为g.求

(1)油滴b竖直上升的时间及两油滴喷出位置的距离;

(2)匀强电场的场强及油滴ab结合为p后瞬间的速度;

(3)若油滴p形成时恰位于某矩形区域边界,取此时为时刻,同时在该矩形区域加一个垂直于纸面的周期性变化的匀强磁场,磁场变化规律如图(b)所示,磁场变化周期为T0(垂直纸面向外为正),已知P始终在矩形区域内运动,求矩形区域的最小面积.(忽略磁场突变的影响)

 

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现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。如图所示,真空中存在着多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,宽度均为d电场强度为E,方向水平向左;垂直纸面向里磁场的磁感应强度为B1,垂直纸面向外磁场的磁感应强度为B2.电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第飞1层磁场左侧边界以初速度v0射入,方向与边界夹角为θ,设粒子始终在电场、磁场中运动,除B1B2E以外其他物理量已知,不计粒子重力及运动时的电磁辐射。(cos53°=0.6sin53°=0.8

1)若θ=53°,要求拉子不进人电场,求B1至少为多大?

2)若B1E均已知,求粒子从第n层磁场右侧边界穿出时速度的大小;

3)若θ=53°,且B1=,要求粒子不穿出第1层的电场,求E至少多大?

 

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华裔科学家丁肇中负责的AMS项目,是通过太空粒子探测器探测高能宇宙射线粒子,寻找反物质。某学习小组设想了一个探测装置,截面图如图所示。其中辐射状加速电场的内、外边界为两个同心圆,圆心为O,外圆电势为零,内圆电势φ=-45V,内圆半径R=1.0m。在内圆内有磁感应强度大小B=9×10-5 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁场内有一圆形接收器,圆心也在O点。假设射线粒子中有正电子,先被吸附在外圆上(初速度为零),经电场加速后进入磁场,并被接收器接收。已知正电子质量m=9×10-31kg,电荷量q=1.6×10-19C,不考虑粒子间的相互作用。

1)求正电子在磁场中运动的速率v和半径r

2)若正电子恰好能被接收器接收,求接收器的半径R'

 

 

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如图所示,边长为L的正方形虚线框内充满着垂直于纸面的匀强磁场,虚线AC及其上方的框内磁场方向向里,虚线AC下方的框内磁场方向向外,磁感应强度大小均为B。现有两个比荷相同的带电粒子a、b,分别以v1、v2的速度沿图示方向垂直磁场方向射入磁场,并分别从B、C两点离开磁场,设a、b两粒子在磁场中运动的时间分别为t1、t2。则下列说法中正确的是

A. 粒子a一定带正电,粒子b一定带负电

B. v1︰v2可能等于1︰2

C. v1︰v2一定等于1︰1

D. t1:t2可能等于3︰2

 

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如图,离子源A产生的初速度为零、带电量均为e、质量不同的正离子被电压为U0的加速电场加速后匀速通过准直管,垂直射入匀强偏转电场,偏转后通过极板HM上的小孔S离开电场,经过一段匀速直线运动,垂直于边界MN进入磁感应强度为B的匀强磁场.已知HOdHS2d90°.(忽略粒子所受重力)

1)求偏转电场场强E0的大小以及HMMN的夹角φ

2)求质量为m的离子在磁场中做圆周运动的半径;

3)若质量为4m的离子垂直打在NQ的中点S1处,质量为16m的离子打在S2处.求S1S2之间的距离以及能打在NQ上的正离子的质量范围.

 

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