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在如图所示的平面直角坐标系中存在一个半径R=0.2 m的圆形匀强磁场区域,磁感应...

在如图所示的平面直角坐标系中存在一个半径R0.2 m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度B1.0 T,方向垂直纸面向外,该磁场区域的右边缘与坐标原点O相切.y轴右侧存在电场强度大小为E1.0×104N/C的匀强电场,方向沿y轴正方向,电场区域宽度L0.1 m.现从坐标为(0.2 m,-0.2 m)P点发射出质量m2.0×109kg、带电荷量q5.0×105C的带正电粒子,沿y轴正方向射入匀强磁场,速度大小v05.0×103m/s.重力不计.

(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标;

(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m,-0.05 m)的点回到电场,可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场,试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积.

 

(1)(0.1 m,0.05 m) (2)0.02 m2 【解析】 (1)带正电粒子在磁场中做匀速圆周运动,有 解得r=0.20 m 根据几何关系可知,带电粒子恰从O点沿x轴进入电场,带电粒子做类平抛运动. 设粒子到达电场边缘时,竖直方向的位移为y,则有 L=v0t, 联立解得y=0.05 m 所以粒子射出电场时的位置坐标为(0.1 m,0.05 m) (2)粒子飞离电场时,沿电场方向的速度 vy==5.0×103m/s=v0 粒子射出电场时的速度v=v0 由几何关系可知,粒子在正方形区域磁场中做圆周运动的半径r′=0.05m 由,解得B′=4 T 正方形区域最小面积S=(2r′)2=0.02 m2  
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考点分析:
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如图所示,S为粒子源,该粒子源能在图示纸面内360°范围内向各个方向发射速率相等的质量为m、带负电荷量为e的粒子,MN是一块足够大的竖直挡板且与S的水平距离OSL,挡板左侧充满垂直纸面向里的匀强磁场。

 1)若粒子的发射速率为v0,要使粒子一定能经过点O,求磁场的磁感应强度B的条件;

2)若磁场的磁感应强度为B0,要使S发射出的粒子能到达挡板,则粒子的发射速率为多大?

3)若磁场的磁感应强度为B0,从S发射出的粒子的速率为,则挡板上出现粒子的范围为多大?

 

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1)电子在磁场中运动轨迹的半径R;(2)电子在磁场中运动的时间t

3)圆形磁场区域的半径r

 

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A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉

B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉

C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉

D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉

 

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如图所示,在匀强磁场中水平放置两根平行的金属导轨,导轨间距L1.0 m。匀强磁场方向垂直于导轨平面向下,磁感应强度B0.20 T。两根金属杆abcd与导轨的动摩擦因数μ0.5。两金属杆的质量均为m0.20 kg,电阻均为R0.20 Ω。若用与导轨平行的恒力F作用在金属杆ab上,使ab杆沿导轨由静止开始向右运动,经过t3 s,达到最大速度v,此时cd杆受静摩擦力恰好达到最大。整个过程中两金属杆均与导轨垂直且接触良好,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,金属导轨的电阻可忽略不计,取重力加速度g10 m/s2。求:

(1)ab杆沿导轨运动的最大速度v

(2)作用在金属杆ab上拉力的最大功率P

(3)ab棒由静止到最大速度的过程中通过ab棒的电荷量q

 

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如图所示,质量均为M2 kg的甲、乙两辆小车并排静止于光滑水平面上,甲车的左端紧靠光滑的圆弧AB,圆弧末端与两车等高,圆弧半径R0.2 m,两车长度均为L0.5 m。两车上表面与滑块P之间的动摩擦因数μ0.2。将质量为m2 kg的滑块P(可视为质点)A处由静止释放,滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车,重力加速度取g10 m/s2。求:

(1)滑块P刚滑上乙车时的速度大小;

(2)滑块P在乙车上滑行的距离。

 

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