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如图所示,半径为R的圆形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于纸面向里...

如图所示,半径为R的圆形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,一带负电的粒子(不计重力)沿水平方向以速度v正对圆心入射,通过磁场区域后速度方向偏转了60°。

(1)求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间t

(2)如果想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大,在保持原入射速度的基础上,需将粒子的入射点沿圆弧向上平移的距离d为多少?

 

(1) (2) 【解析】 带电粒子沿半径方向射入匀强磁场,做匀速圆周运动,最后将沿半径方向射出磁场.由偏转角可确定圆磁场的半径与轨道半径的关系,从而求出粒子的比荷;由周期公式可求出在磁场中的运动时间.想使粒子通过磁场区域后速度方向的偏转角度最大,则入射点与出射点的连线过圆磁场的圆心.所以由几何关系可以确定在保持入射方向仍然沿水平方向的基础上,需将粒子的入射点向上平移的距离 (1)由图可知,轨迹半径r=Rcot30°① 粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动,有qvB=m ② 由①②两式得 ③ 运动周期T= ④ 在磁场中的运动时间t=T⑤ 由③④⑤式得 ⑥ (2)当粒子的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时,粒子速度偏转的角度最大⑦ 由图可知sinθ= ⑧ 平移距离d=Rsinθ⑨ 由①⑧⑨式得d=R.
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考点分析:
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如图甲所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源.将一根质量为的直导体棒放在两轨体会配合,且与两轨道垂直.已知轨客导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略,通过导体棒的恒定电流大小为,方向由,图乙为图甲沿方向观察的平面图.若重力加速度为,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止.

  

)请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图;

)求出磁场对导体棒的安培力的大小;

)如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度的最小值的大小和方向.

 

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如图所示,在区域和区域内分别存在与纸面垂直但方向相反的匀强磁场,区域内磁感应强度是区域内磁感应强度的2倍,一带电粒子在区域左侧边界处以垂直边界的速度进入区域,发现粒子离开区域时速度方向改变了30°,然后进入区域,测得粒子在区域内的运动时间与区域内的运动时间相等,则下列说法正确的是(  )

A.粒子在区域和区域中的速率之比为1∶1

B.粒子在区域和区域中的角速度之比为2∶1

C.粒子在区域和区域中的圆心角之比为1∶2

D.区域和区域的宽度之比为1∶1

 

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如图所示,MNP是以MN为直径的半圆弧上的三点,O为半圆弧的圆心,在O点存在的垂直纸面向里运动的匀速电子束.MOP=60°,在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等的恒定电流,方向如图所示,这时O点的电子受到的洛伦兹力大小为F1.若将M处长直导线移至P处,则O点的电子受到的洛伦兹力大小为F2.那么F2F1之比为( 

A. B. C.1:1 D.1:2

 

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如图所示,横截面为正方形abcd的有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.一束电子以大小不同、方向垂直ad边界的速度飞入该磁场,不计电子重力及相互之间的作用,对于从不同边界射出的电子,下列判断正确的是(  )

A.ad边射出的电子在磁场中运动的时间都相等

B.c点离开的电子在磁场中运动时间最长

C.电子在磁场中运动的速度偏转角最大为π

D.bc边射出的电子的速度一定大于从ad边射出的电子的速度

 

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如图所示,一个绝缘且内避光滑的环形细圆管,固定于竖直平面内,环的半径为R(比细管的内径大得多),在圆管的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态,小球的质量为m,带电荷量为q,重力加速度为g.空间存在一磁感应强度大小未知(不为零),方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场.某时刻,给小球一方向水平向右,大小为v0=的初速度,则以下判断正确的是( )

A.无论磁感应强度大小如何,获得初速度后的瞬间,小球在最低点一定受到管壁的弹力作用

B.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细管的最高点,且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用

C.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细管的最高点,且小球到达最高点时的速度大小都相同

D.小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中,水平方向分速度的大小一直减小

 

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