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如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀...

如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于平面向里.一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经时间从p点射出.

1)求电场强度的大小和方向.

2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出.求粒子运动加速度的大小.

3 若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间.

 

(1)(2)(3) 【解析】 (1)设带电粒子的质量为m,电荷量为q,初速度为v,电场强度为E,可判断出粒子受到的洛伦磁力沿x轴负方向,于是可知电场强度沿x轴正方向 且有 ① 又② 则 ③ (2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动 在y方向位移④ 由②④式得⑤ 设在水平方向位移为x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是 又有 ⑥ 得⑦ (3)仅有磁场时,入射速度,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动, 设轨道半径为r,由牛顿第二定律有⑧ 又 ⑨ 由③⑦⑧⑨式得 ⑩ 由几何关系(11) 即,所以(12) 带电粒子在磁场中运动周期 则带电粒子在磁场中运动时间,所以.
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考点分析:
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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.

 

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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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如图所示,虚线所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场,电子束经过磁场区后,其运动的方向与原入射方向成θ角.设电子质量为m,电荷量为e,不计电子之间的相互作用力及所受的重力.求:

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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某同学自制的简易电动机示意图如图所示.矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴.将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方.为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将(  )

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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