如图所示,三块挡板围成截面边长
m的等边三角形区域,C、P、Q分别是MN、AM和AN中点处的小孔,三个小孔处于同一竖直面内,MN水平,MN上方是竖直向下的匀强电场,场强
N/C。三角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场磁感应强度为
;三角形AMN以外区域有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为
。现将一比荷
C/kg的带正电的粒子,从C点正上方2m处的O点由静止释放,粒子从MN上的小孔C进入三角形内部匀强磁场,经内部磁场偏转后直接垂直AN经过Q点进入三角形外部磁场。已知粒子最终又回到了O点。设粒子与挡板碰撞过程中没有动能损失,且电荷量不变,不计粒子重力,不计挡板厚度,取
。求:
(1)磁感应强度
的大小;
(2)粒子在磁场
中运动的时间。
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(1)磁感应强度
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(2)粒子在磁场
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更新时间:2022-01-15 16:42:18
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,在纸面上的矩形ABCD区域内,对角线BD以上的区域有电场强度大小为E、方向平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域有方向垂直纸面的匀强磁场(图中未画出),AD边长为L、AB边长为2L。一带电粒子以大小为v0的初速度从A点沿AB方向进入电场,从对角线BD的中点P进入磁场,并从DC边上的M点垂直于DC边离开磁场。不计粒子所受重力。求:
(1)粒子的比荷
;
(2)粒子到达P点时速度v的大小和方向;
(3)磁场的磁感应强度大小B。
(1)粒子的比荷
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(2)粒子到达P点时速度v的大小和方向;
(3)磁场的磁感应强度大小B。
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较难
(0.4)
【推荐2】如图1所示,在xOy平面内有垂直纸面的有界匀强磁场,磁感应强度大小均为B,其中0<x<a区域内磁场方向垂直xOy平面向里,x>a区域内磁场方向垂直xOy平面向外,x<0区域内无磁场,一个质量为m、电荷量为+q的粒子(粒子重力不计)在坐标原点处,以某一初速度沿x轴正方向射入磁场。
(1)求要使粒子能进入第二个磁场,初速度要满足的条件;
(2)粒子初速度改为v0,要使粒子经过两个磁场后沿x轴负方向经过O点,求图中磁场分界线(图中虚线)的横坐标值为多少?要在图2中画出轨迹图;
(3)若粒子在第一个磁场中做圆周运动的轨迹半径为
,求粒子在磁场中的轨迹与x轴的交点坐标。(结果用根号表示)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/12/28/1625933310976000/1625933311393792/STEM/663b8ab7-fa09-429b-a0f0-59970779e02e.png?resizew=477)
(1)求要使粒子能进入第二个磁场,初速度要满足的条件;
(2)粒子初速度改为v0,要使粒子经过两个磁场后沿x轴负方向经过O点,求图中磁场分界线(图中虚线)的横坐标值为多少?要在图2中画出轨迹图;
(3)若粒子在第一个磁场中做圆周运动的轨迹半径为
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(0.4)
解题方法
【推荐3】在真空室内取坐标系xOy,在x轴上方存在两个方向都垂直于纸面向外的磁场区Ⅰ和II(如图),平行于x轴的虚线
和
是它们的边界线,两个区域在y方向上的宽度都为d、在x方向上都足够长,Ⅰ区和II区内分别充满磁感应强度为B和
的匀强磁场,一带正电的粒子质量为m、电荷量为q,从坐标原点O以大小为v的速度沿y轴正方向射入Ⅰ区的磁场中,不计粒子的重力作用。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2014/3/19/1575576683921408/1575576765423616/STEM/eaf3e78b-8eb6-467a-a378-a0a33faedaaf.png?resizew=336)
(1)如果粒子只是在Ⅰ区内运动而没有到达II区,那么粒子的速度v满足什么条件?粒子运动了多长时间到达x轴?
(2)如果粒子运动过程经过II区而且最后还是从x轴离开磁场,那么粒子的速度v又满足什么条件?并求这种情况下粒子到达x轴的坐标范围?
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(1)如果粒子只是在Ⅰ区内运动而没有到达II区,那么粒子的速度v满足什么条件?粒子运动了多长时间到达x轴?
(2)如果粒子运动过程经过II区而且最后还是从x轴离开磁场,那么粒子的速度v又满足什么条件?并求这种情况下粒子到达x轴的坐标范围?
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,在xOy坐标系的0≤y≤d的区域内分布着沿y轴正方向的匀强电场,在d≤y≤2d的区域内分布着垂直于xOy平面的匀强磁场,MN为电场和磁场的交界面,ab为磁场的上边界.现从原点O处沿x轴正方向发射初速率为v0、比荷(电荷量与质量之比)为k的带正电粒子,粒子运动轨迹恰与ab相切并返回电场.已知电场强度
,不计粒重力和粒子间的相互作用.试求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/30/e6c246e8-481e-4c73-ae67-b1a718a63f22.png?resizew=235)
(1)粒子从O点第一次穿过MN时的速度大小和水平位移的大小;
(2)磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子从O点开始运动到又返回至x轴所经历的总时间t.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a483e287f42313267aeb22ac91b0c9c8.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/30/e6c246e8-481e-4c73-ae67-b1a718a63f22.png?resizew=235)
(1)粒子从O点第一次穿过MN时的速度大小和水平位移的大小;
(2)磁场的磁感应强度B的大小;
(3)粒子从O点开始运动到又返回至x轴所经历的总时间t.
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(0.4)
【推荐2】如图所示,在xOy坐标系中分布着四个有界场区,在第三象限的AC左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场B1=0.5T,AC是直线
(单位:m)在第三象限的部分,另一沿y轴负向的匀强电场左下边界也为线段AC的一部分,右边界为y轴,上边界是满足
(单位:m)的抛物线的一部分,电场强度E=2.5N/C.在第二象限有一半径为r=0.1m的圆形磁场区域,磁感应强度B2=1T,方向垂直纸面向里,该区域同时与x轴、y轴相切,切点分别为D、F,在第一象限的整个空间存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B3=1T,另有一厚度不计的挡板PQ垂直纸面放置,其下端坐标P(0.1m,0.1m),上端Q在y轴上,且∠PQF=30°。现有大量m=1×10-6kg,q=-2×10-4C的粒子(重力不计)同时从A点沿x轴负向以v0射入,且v0取0<v0<20m/s之间的一系列连续值,并假设任一速度的粒子数占入射粒子总数的比例相同。
(1)求所有粒子从第三象限穿越x轴时的速度;
(2)设从A点发出的粒子总数为N,求最终打在挡板PQ右侧的粒子数N'。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0a03c29af8115041b9e5c5fb8b9cbcdc.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b76d27a72f7ca331afc724b53b68e03.png)
(1)求所有粒子从第三象限穿越x轴时的速度;
(2)设从A点发出的粒子总数为N,求最终打在挡板PQ右侧的粒子数N'。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2011/1/11/1575083836792832/1575083955838976/STEM/4d8528c7-b795-481f-b0d3-d841c4817cb3.png?resizew=274)
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐3】如图所示,在三维直角坐标系Oxyz中的
、
的圆柱形空间内存在沿z轴正方向的匀强磁场,圆柱形空间的外部存在沿x轴正方向的匀强磁场,圆柱形空间内、外磁场的磁感应强度大小相等;在圆柱面上的
的部分有绝缘的弹性挡板;在
的区域存在沿y轴正方向、电场强度大小为E0的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)从A点(A点在Oxy平面内)以初速度大小为v0、与y轴负方向成53°夹角的方向射入电场,经过一段时间从x轴上的B(
L,0,0)点沿x轴正方向进入圆柱形区域,接着从y轴负半轴上的C点沿y轴负方向离开此区域,然后从z轴上的D点再次进入圆柱形区域,粒子与绝缘弹性挡板碰撞过程时间极短且没有能量损失,sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:
(1)A、B两点间的电势差UAB;
(2)圆柱形空间内、外磁场的磁感应强度大小B0;
(3)粒子从A点进入电场到再次返回A点的运动时间。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6bbc44440d82676a8bc2f9a5a500c2f6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d80afe3fe856d0441bef89aa1970f8a0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4af7702725b815d189b047998701ad5f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/15321aa103f04a047884e144ee14baad.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4bfc339cf6dd66599db64fa3fa44e608.png)
(1)A、B两点间的电势差UAB;
(2)圆柱形空间内、外磁场的磁感应强度大小B0;
(3)粒子从A点进入电场到再次返回A点的运动时间。
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