如图所示,在xoy平面内,有一以坐标原点O为圆心、R为半径的圆形区圆周与坐标轴分别交于a、b、c、d点.x轴下方圆弧bd与b′d′是两个半圆形同心圆弧,bd和b′d′之间的区域内分布着辐射状的电场,电场方向指向原点O,其间的电势差为U;x轴上方圆周外区域,存在着上边界为y=2R的垂直纸面向里的足够大匀强磁场,圆周内无磁场.圆弧b′d′上均匀分布着质量为m、电荷量为q的带正电粒子,它们被辐射状的电场由静止加速后通过坐标原点O,并进入磁场.不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用,不考虑粒子从磁场返回圆形区域边界后的运动.
(1)粒子经电场加速后,在半径为R的圆形区域内运动的时间为多大?
(2)若从a点进入磁场的粒子不能从磁场上边界射出磁场,则磁感应强度应满足什么条件?
(3要使粒子能够垂直于磁场上边界射出磁场,求磁场的磁感应强度的最大值B0;并求出此时从磁场上边界垂直射出的粒子在磁场中运动的时间;
(4)当磁场中的磁感应强度大小为第(3)问中B0的倍时,求能从磁场上边界射出粒子的边界宽度.
如图所示,将某正粒子放射源置于原点O,其向各方向射出的粒子速度大小均为v0、质量均为m、电荷量均为q。在0≤y≤d的一、二象限范围内分布着一个匀强电场,方向与y轴正向相同。在d<y≤2d的一、二象限范围内分布着一个匀强磁场,磁场方向垂直xoy平面向里。粒子离开电场上边缘y= d时,能够到达的最右侧的位置为(1.5d,d), 最终恰好没有粒子从y=2d的边缘离开磁场。已知: sin30°=0.5, cos30°= ,sin37°=0.6, cos37°=0.8, sin 45°=,cos45°=,不计粒子重力以及粒子间的相互作用。求:
(1)电场强度E.
(2)磁感应强度B
(3)粒子在磁场中运动的最长时间.
在水平地面上,固定着光滑平行金属导轨MN、PQ,导轨宽度d=0.5m, 在MP端连接着阻值为R=1.5Ω的电阻,空间存在着竖直向下的匀强磁场,磁感强度B=1T,在导轨上放置着垂直于导轨,阻值r=0.5Ω的导体棒ab,导体棒与导轨保持良好接触,导体棒的长度与导轨宽度相等,其余电阻忽略不计,导体棒在恒力F=1N的水平拉力作用下,从静止开始向右运动。求:
(1)当导体棒的速度为4m/s时,ab两端的电压和流经R的电流方向
(2)导体棒所能达到的最大速度
矩形区域I、II中分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁场方向如图所示.区域I宽度2d,区域II宽度d,一个质量为m,电荷量为q的带正电的粒子以速度v,从P点沿纸面垂直磁场边界射入磁场,穿过区域I后从MN上的S点射入区域II,粒子在S点的速度方向与MN的夹角为,最终从区域II左边界从Q点图中未画出回到区域I,不计粒子重力.求:
区域I中磁感应强度的大小;
粒子没有从区域II的右边界射出磁场,则区域II磁感应强度的大小应满足什么条件.
如图所示,匀强电场分布在边长为L的正方形区域ABCD内,M、N分别为AB和AD的中点,一个初速度为v0,质量为m的带负电粒子q沿纸面射入电场.带电粒子的重力不计.
(1)如果带电粒子从M点垂直电场方向进入电场后,恰好从D点离开电场,求匀强电场的电场强度E和带电粒子从D点离开电场时的动能Ek1.
(2)若带电粒子从N点垂直BC方向射入电场,它在电场中的运动时间t是多少?离开电场时的动能Ek2为多大?
如图所示,在竖直平面内的矩形区域的坐标原点处有一个带电微粒源,微粒发射方向均在平面内。微粒质量均为,带正电荷量均为,重力加速度大小为,(解题过程中可能用到、).
(1)若整个矩形区域内存在与轴方向平行的匀强电场,从点处射入一初速度沿轴正方向的微粒,发现其从坐标(,)处垂直于轴方向射出矩形区域,求此微粒的初速度大小以及电场强度的大小E;
(2)将电场方向改为竖直向上,再在整个矩形区域内加上垂直于平面向里的有界匀强磁场。微粒源从点处发射的微粒速度大小不等于)均相等,速度大小介于~之间,入射方向在轴和轴所夹的90°角范围内连续均匀分布。现测得在矩形区域内运动时间最长的微粒在进出该区域时速度方向改变了90°.请你分析说明微粒的运动特点并求入射微粒的速度大小.