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一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B,方向垂直纸而向里的匀强磁场,矩形...

一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B,方向垂直纸而向里的匀强磁场,矩形区域的左边界ad宽为L,现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒亍,速度大小为v方向与ad边夹角为30°,如图所示.已知粒子的电荷量为q,质量为m(重力不计).

求:(1)若拉子带负电,且恰能从d点射出磁场,v的大小

(2)若粒子带正电,使粒子能从ab边射出磁场,求拉子从ab边穿出的最短时间

 

(1);(2) 【解析】 (1)根据牛顿第二定律,由洛伦兹力提供向心力,结合几何关系可确定半径的范围,即可求解; (2)根据题意确定运动轨迹,再由圆心角与周期公式,即可确定最短运动的时间; (1)由图可知:R= 据洛伦兹力提供向心力,得: 则 (2)若粒子带正电,粒子的运动轨迹如图, 当粒子的速度大于与R1相对应的速度v1时,粒子从cd边射出,由几何关系可知R1=L;由洛伦兹力等于向心力可知: 从图中看出,当轨迹的半径对应R1时从ab边上射出时用时间最短,此时对应的圆心角为 由公式可得: ; 由 解得
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考点分析:
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在一个边界为等边三角形的区域内,存在一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场,在磁场边界上的P点有一个粒子源,发出比荷相同的三个粒子abc(不计重力)沿同一方向进入磁场,三个粒子通过磁场的轨迹如图所示,用tatbtc分别表示abc通过磁场的时间;用rarbrc分别表示abc在磁场中的运动半径,则下列判断正确的是( )

A.ta=tbtc B.tctbta

C.rbrarc D.rcrbra

 

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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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如图所示,宽度为d的匀强有界磁场,磁感应强度为BMNPQ是磁场左右的两条边界线,现有一质量为m,电荷量为q的带正电粒子沿图示方向垂直射入磁场中,θ=45o,要使粒子不能从右边界PQ射出,求粒子入射速率的最大值为多少?

 

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如图所示,两平行边界线MNPQ之间存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T;磁场左边界MN上有一个粒子源A,能够在磁场中沿纸面向任意方向射出比荷为的带正电的粒子,粒子速度大小均为。已知沿方向射出的粒子恰不会从磁场右边界PQ飞出,不计粒子重力。求:

(1)磁场宽度d

(2)磁场中有粒子经过的区域的面积S

(3)若磁感应强度随时间按图所示规律变化(以垂直纸面向里为正方向),粒子在磁 感应强度为的磁场中做匀速圆周运动的周期为T (T未知),要使t=0时刻从M 点沿AN方向射入磁场的粒子能从右边界上与QP角斜向上飞出磁场,求磁感应强度应满足的条件。

 

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如图所示,平行长直光滑金属导轨水平放置,间距为L导轨右端接有阻值为R的电阻,质量为m、电阻也为R的导体棒MN垂直放在导轨上且接触良好导轨间边长为L的正方形abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小按的规律随时间变化,从t=0时刻开始,MN在水平向右的恒力F作用下由静止开 始运动,t0时刻MN刚好进入磁场左边界,此时撤去拉力F,之后abed内的磁场保持与t0时刻的磁场相同,导体棒经过磁场历时,到达磁场右边界速度恰好为零.导轨的电阻不计求:

(1)t0时刻前电阻R中的电流大小I和方向;

(2)导体棒在磁场中运动时产生电动势的平均值

(3)导体棒运动全过程中电阻R上产生的焦耳热Q

 

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