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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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考点分析:
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如图,在xOy平面第一象限内有平行于y轴的匀强电场和垂直于xOy平面的匀强磁场.一质量为m、带电量为+q的小球从y轴上离坐标原点距离为L的A点处,以沿x正向的初速度v0进入第一象限,小球恰好做匀速圆周运动,并从x轴上距坐标原点L/2的C点离开磁场.求:

(1)匀强电场电场强度E的大小和方向;

(2)磁感应强度B的大小和方向;

(3)如果撤去磁场,并且将电场反向,带电小球仍以相同的初速度从A点进入第一象限,求带电小球到达x轴时的坐标.

 

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如图所示,质量为m,带电量为+q的液滴,以速度v沿与水平成450角斜向上进入正交的足够大匀强电场和匀强磁场叠加区域,电场强度方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里,液滴在场区做直线运动.重力加速度为g,试求:

1)电场强度E和磁感应强度B各多大?

2)当液滴运动到某一点A时,电场方向突然变为竖直向上,大小不改变,不考虑因电场变化而产生的磁场的影响,此时液滴加速度多少?

3)在满足(2)的前提下,粒子从A点到达与A点子啊同一水平线上的B点(图中未画出)所用的时间.

 

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图甲是洛伦兹力演示仪。图乙是演示仪结构图,玻璃泡内充有稀薄的气体,由电子枪发射电子束,在电子束通过时能够显示电子的径迹。图丙是励磁线圈的原理图,两线圈之间产生近似匀强磁场,线圈中电流越大磁场越强,磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。若电子枪垂直磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形。关于电子束的轨道半径下列说法正确的是 

A. 只增大电子枪的加速电压,轨道半径不变

B. 只增大电子枪的加速电压,轨道半径变小

C. 只增大励磁线圈中的电流,轨道半径不变

D. 只增大励磁线圈中的电流,轨道半径变小

 

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如图所示,一带电液滴在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中刚好做匀速圆周运动,其轨道半径为R。已知电场的电场强度为E,方向竖直向下;磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,不计空气阻力,设重力加速度为g,则(  )

A. 液滴带正电

B. 液滴的比荷为

C. 液滴顺时针运动

D. 液滴运动的速度大小

 

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如图所示直角坐标系xOyP(a,-b)为第四象限内的一点,一质量为m、电荷量为q的负电荷(重力不计)从原点O以初速度v0沿y轴正方向射入。第一次在整个坐标系内加垂直于纸面向里的匀强磁场,该电荷恰好能通过P点;第二次保持y>0区域磁场不变,而将y<0区域磁场改为沿x轴方向的匀强电场,该电荷仍通过P点。则(  )

A.匀强磁场的磁感应强度B

B.匀强磁场的磁感应强度B

C.电荷从O运动到P,第二次所用时间一定短些

D.电荷通过P点时的速度,第二次与x轴负方向的夹角一定小些

 

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