一除尘装置的截面图如图所示,平行正对的塑料平板
的长度均为
,两板的间距为
,其中轴线与
平面坐标系的
轴共线,
轴垂直于板并紧靠板右端。大量均匀分布的带电尘埃以沿
轴正方向大小为
的速度进入两板间,每颗尘埃的质量均为
、电荷量均为
。当两板间存在垂直纸面向外的匀强磁场,挨着
板左侧射入的尘埃恰好落到
板的最右侧。若要把尘埃全部收集到位于
处的容器中,需撤去塑料板间的磁场,同时在
轴右侧某圆形区域内加一垂直于纸面向外的匀强磁场。尘埃进入圆形区域的磁场后一直在磁场中运动,直到进入容器中、尘埃受到的重力、尘埃间的相互作用均不计,取
。求:
(1)两塑料板间的匀强磁场的磁感应强度的大小
;
(2)
轴右侧所加圆形匀强磁场区域的最小半径
及其圆心坐标;
(3)最小半径的圆形磁场的磁感应强度的大小
及沿
轴射入的尘埃在该磁场中运动的时间。
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(1)两塑料板间的匀强磁场的磁感应强度的大小
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(2)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d053b14c8588eee2acbbe44fc37a6886.png)
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(3)最小半径的圆形磁场的磁感应强度的大小
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/43a71fc9c0068109dad1382354570665.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/81dea63b8ce3e51adf66cf7b9982a248.png)
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更新时间:2021-05-27 00:42:08
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【推荐1】如图所示,在xOy平面内y轴左侧(含y轴)有一沿y轴负向的匀强电场,一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度v0沿x轴正向进入电场,从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角θ=30°,Q点坐标为(0,-d),在y轴右侧某区域内(图中未画出)有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场,磁场磁感应强度大小
,粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场.不计粒子重力,求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/2/28/1633614549245952/1719252237983744/STEM/90ea803d44a1406a9ceb909d48c94dc0.png?resizew=230)
(1)电场强度大小E;
(2)粒子在有界磁场中做圆周运动的半径r和时间t;
(3)如果有界匀强磁场区域为半圆形,求磁场区域的最小面积S.
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(1)电场强度大小E;
(2)粒子在有界磁场中做圆周运动的半径r和时间t;
(3)如果有界匀强磁场区域为半圆形,求磁场区域的最小面积S.
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【推荐2】太阳喷发大量高能带电粒子,这些粒子形成的“太阳风”接近地球时,假如没有地球磁场, “太阳风”就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下,地球的大气成分可能不是现在的样子,生命将无法存在。地磁场的作用使得带电粒子不能径直到达地面,而是被“运到”地球的南北两极,南极光和北极光就是带电粒子进入大气层的踪迹。假设“太阳风”主要成分为质子,速度约为0.1C(C=
)。近似认为地磁场在赤道上空为匀强环形磁场,平均强度为
,示意图如图所示。已知地球半径为
,质子电荷量
,质量
。如果“太阳风”在赤道平面内射向地球,太阳喷发高能带电粒子,这些粒子形成的太阳风接近地球时,假如:
(1)太阳风中质子的速度的方向任意,则地磁场厚度d为多少时才能保证所有粒子都不能到达地表?并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。(结果保留两位有效数字)
(2)太阳风中质子垂直地表指向地心方向入射,地磁场的厚度至少为多少才能使粒子不能到达地表?并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。(结果保留两位有效数字)(
时,
)
(3)太阳风中粒子的入射方向和入射点与地心连线的夹角为α如图,0<α<90°,磁场厚度满足第(1)问中的要求为定值d。电子质量为me,电荷量为-e,则电子不能到达地表的最大速度和角度α的关系,并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。(图中磁场方向垂直纸面)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ff680021b8074345939aa080162b071e.png)
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(1)太阳风中质子的速度的方向任意,则地磁场厚度d为多少时才能保证所有粒子都不能到达地表?并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。(结果保留两位有效数字)
(2)太阳风中质子垂直地表指向地心方向入射,地磁场的厚度至少为多少才能使粒子不能到达地表?并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。(结果保留两位有效数字)(
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/caeb15bf7a08049c310615a217e3a7a2.png)
(3)太阳风中粒子的入射方向和入射点与地心连线的夹角为α如图,0<α<90°,磁场厚度满足第(1)问中的要求为定值d。电子质量为me,电荷量为-e,则电子不能到达地表的最大速度和角度α的关系,并画出与之对应的粒子在磁场中的轨迹图。(图中磁场方向垂直纸面)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/5/21/2467714407768064/2468179621019648/STEM/a9a0d0b8-6fe2-4ae8-9545-31cb2e57baf2.png?resizew=348)
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(0.4)
名校
【推荐1】设空间存在三个相互垂直的已知场如图甲所示,电场强度为E的匀强电场,磁感应强度为B的匀强磁场和重力加速度为g的重力场。一质量为m、电荷量为q的带正电小球在此空间做匀速直线运动。
(1)若小球仅在xOz平面内运动,如图乙所示,求此时小球运动的速度大小;
(2)在(1)的情况下,若小球经过坐标原点O时,撤去磁场,求小球再次回到x轴时沿x方向的位移大小;
(3)若在某一时刻,电场和磁场突然全部消失,已知此后该质点在运动过程中的最小动能为其初始动能(即电场和磁场刚要消失时的动能)的
,试求此小球初始时运动的速度大小。
(1)若小球仅在xOz平面内运动,如图乙所示,求此时小球运动的速度大小;
(2)在(1)的情况下,若小球经过坐标原点O时,撤去磁场,求小球再次回到x轴时沿x方向的位移大小;
(3)若在某一时刻,电场和磁场突然全部消失,已知此后该质点在运动过程中的最小动能为其初始动能(即电场和磁场刚要消失时的动能)的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4dac452fbb5ef6dd653e7fbbef639484.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/1/28/2128624259620864/2132873542221825/STEM/11ca2fa6-f224-4a03-87e8-c89422d5518e.png?resizew=342)
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(0.4)
【推荐2】如图甲所示,空间存在两边界为同轴圆柱面的电磁场区域Ⅰ、Ⅱ,区域Ⅱ位于区域Ⅰ外侧,圆柱面的轴线沿空间直角坐标系
的x轴方向。半径
的足够长水平圆柱形区域Ⅰ内分布着沿x轴正方向的匀强磁场,磁感应强度大小
;沿x轴正方向观察电磁场分布如图乙,宽度
的区域Ⅱ同时存在电、磁场,电场强度
的匀强电场沿x轴正方向,磁场的磁感应强度大小也为
、磁感线与圆弧边界平行且沿顺时针方向,沿y轴负方向观察电磁场分布如图丙,比荷
的带正电粒子,从坐标为
的A点以一定初速度沿z轴负方向进入区域Ⅱ。(不计粒子的重力和空气阻力)
(1)该粒子若以速度
沿直线通过区域Ⅱ,求速度
大小以及它在区域Ⅰ中运动的半径;
(2)若撤去区域Ⅱ的电场,求该粒子以速度
从进入区域Ⅱ到离开区域Ⅰ运动的总时间。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a834024400d0730af3e640ca4d5f54b4.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cac7ddd9ad749671011650566cd88b3a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d187e7a69fbc8bdb4d45e63c4430e9f9.png)
(1)该粒子若以速度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6f58888df91890a19a1aa7511d19703f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6f58888df91890a19a1aa7511d19703f.png)
(2)若撤去区域Ⅱ的电场,求该粒子以速度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c687a6c2bdbed49d6b8b8574444736a1.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/3/20/3187f8bb-6420-442f-b82d-4f4f4953b35e.png?resizew=478)
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(0.4)
名校
【推荐3】如图甲所示,垂直于纸面方向足够长的平行金属板M、N水平放置,板宽与板间距离均为
,M、N分别与一电压可调的电源正负极相连。板间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为
,板右侧空间有垂直纸面向里的有界匀强磁场
(
未知,图中未画出),宽度为
。两板中心线左端点O有一粒子源,可以水平向右持续发射相同初速度的质量为m、电量为
(
)的带电粒子,粒子在板间运动时间很短,每一个粒子在板间运动时均认为电压恒定,不计粒子重力及粒子间的相互作用。
(1)当
时,粒子打在上板中央位置,要使所有粒子在板间做直线运动,求
;
(2)撤去板间磁场,要使所有粒子均能进入右侧磁场且不从右边界穿出磁场,求
的最大值及右侧磁场
的最小值;
(3)撤去板间磁场后,在M板上方加一竖直向上的匀强磁场
(如图乙),若
,
,
,求粒子打在M板上的痕迹长度
。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5c02bc0c74292b1e8f395f90935d3174.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c41d793c851a2f72f787913ba23e459c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
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(1)当
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ce07efe9f381f2740c3bd46e17a9a0ac.png)
(2)撤去板间磁场,要使所有粒子均能进入右侧磁场且不从右边界穿出磁场,求
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ce07efe9f381f2740c3bd46e17a9a0ac.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
(3)撤去板间磁场后,在M板上方加一竖直向上的匀强磁场
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/43a71fc9c0068109dad1382354570665.png)
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