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如图所示,在竖直平面内建立坐标系xoy,第I象限坐标为(x,d)位置处有一微粒发...

如图所示,在竖直平面内建立坐标系xoy,第I象限坐标为(x,d)位置处有一微粒发射器P,第II、III、IV象限有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场.某时刻微粒发射器P沿x轴负方向以某一初速度发出一个质量为m、电荷量为q的带正电微粒.微粒从处经过y轴且速度方向与y轴负方向成45°角.其后微粒在匀强磁场中偏转后垂直x轴返回第I象限.已知第II、III、IV象限内匀强电场的电场强度.重力加速度为g,求:

(1)微粒刚从发射器射出时的初速度及微粒发射器P的横坐标x;

(2)微粒从发射器射出到返回第I象限上升到最高点所用的总时间.

 

(1) (2) 【解析】 试题小球在第一象限做平抛运动,应用平抛运动规律求出小球的初速度与距离;小球在匀强磁场中做匀速圆周运动,根据几何关系求出运动的半径,进而求出磁感应强度,求出微粒在匀强磁场中运动的时间和微粒返回到第I象限后上升到最大高度所用时间,进而求出总时间. (1)带电微粒从发射器射出后做平抛运动,设初速度为 沿水平方向,,沿竖直方向, 速度关系为:, 联立解得: (2)如图所示,带电微粒进入垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中 受竖直向上的电场力:qE=mg 在洛伦兹力作用下匀速圆周运动,有 微粒在匀强磁场中运动的线速度 由几何关系可得,微粒做匀速圆周运动的半径 微粒在匀强磁场中运动的时间 其中周期,联立解得 设微粒返回到第I象限后上升到最大高度所用时间 所以,微粒从射出到返回第I象限上升到最高点所用的总时间
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考点分析:
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如图所示,两个边长均为l的正方形区域ABCDEFGH内有竖直向上的匀强电场,DH上方有足够长的竖直向下的匀强电场.一带正电的粒子,质量为m,电荷量为q,以速度vB点沿BC方向射入匀强电场,已知三个区域内的场强大小相等,且,今在CDHE区域内加上合适的垂直纸面向里的匀强磁场,粒子经过该磁场后恰能从DH的中点竖直向上射入电场,粒子的重力不计,求:

(1)所加磁场的宽度DH

(2)所加磁场的磁感应强度大小;

(3)粒子从B点射入到从EFGH区域电场射出所经历的总时间.

 

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如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限中两个相同的直角三角形区域内分别充满了方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,已知C点坐标为(l),质量为m,带电荷量为q的正电荷从A(l)点以一定的速度平行于y方向垂直进入磁场,并从x轴上的D点(图中未画出)垂直x轴离开磁场,电荷重力不计.

(1)求D点的位置坐标及电荷进入磁场区域时的速度大小v

(2)若将区域内的磁场换成沿-x轴方向的匀强电场,该粒子仍从A点以原速度进入磁场区域,并最终仍能垂直x轴离开,求匀强电场的场强E

 

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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,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?

 

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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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