如图所示,在xOy坐标系中的第一象限内存在沿x轴正方向的匀强电场;第二象限内存在大小为B、方向垂直坐标平面向外的有界圆形匀强磁场(图中未画出),一粒子源固定在x轴上M(L,0)点,沿y轴正方向释放出速度大小均为的电子,电子经电场后恰好从y轴上的N点进入第二象限,进入第二象限后,电子经磁场偏转后通过x轴时,与x轴的夹角为75°,已知电子的质量为m、电荷量为e,电场强度,不考虑电子的重力和电子间的相互作用,求:
(1)N点到坐标原点的距离;
(2)电子通过N点的速度;
(3)圆形磁场的最小面积。
(1)N点到坐标原点的距离;
(2)电子通过N点的速度;
(3)圆形磁场的最小面积。
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更新时间:2022/03/27 08:19:34
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解题方法
【推荐1】如图1所示,在ABCD矩形区域里存在垂直于纸面方向的磁场(磁场边界有磁场),规定垂直纸面向里为磁场正方向,磁感应强度B如图2所示的变化。时刻,一质量为m,带电量为q的带正电粒子从B点以速度沿BC方向射入磁场,其中已知,未知,不计重力。
(1)若,粒子从D点射出磁场,求AB边长度的可能值及粒子运动的可能时间;
(2)若,粒子仍从D点射出,求AB边长度的可能值及粒子运动的可能时间;
(3)若,求磁场周期需满足什么条件粒子不从AB边射出,并求恰好不射出时时刻粒子距BC边的距离。
(1)若,粒子从D点射出磁场,求AB边长度的可能值及粒子运动的可能时间;
(2)若,粒子仍从D点射出,求AB边长度的可能值及粒子运动的可能时间;
(3)若,求磁场周期需满足什么条件粒子不从AB边射出,并求恰好不射出时时刻粒子距BC边的距离。
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【推荐2】如图所示,在xoy平面内的第一象限内处竖直放置一长为的粒子吸收板PQ,在直线PQ与y轴之间存在垂直纸面向外的磁感应强度大小为B的匀强磁场。在原点O处有一粒子源,可以发射质量为m、电量为+q的带电粒子,不计粒子的重力及粒子间的相互作用。
(1)若粒子源仅沿y轴正向发射出大量不同速率的粒子,求恰好击中Q点的粒子速率
(2)若粒子源仅沿y轴正向发射出大量不同速率的粒子,求能被吸收板PQ吸收的粒子速率v的范围;
(3)若在点M(8d,0)处放置一粒子回收器,为回收恰好从P点进入PQ右侧区间的粒子,在PM右侧加一垂直纸面向外的矩形匀强磁场(图中未画出,矩形边界处有磁场,粒子一直在磁场中运动)。求此矩形磁场的最小面积Smin和此类粒子从O点发射到进入回收器所用的时间t;
(1)若粒子源仅沿y轴正向发射出大量不同速率的粒子,求恰好击中Q点的粒子速率
(2)若粒子源仅沿y轴正向发射出大量不同速率的粒子,求能被吸收板PQ吸收的粒子速率v的范围;
(3)若在点M(8d,0)处放置一粒子回收器,为回收恰好从P点进入PQ右侧区间的粒子,在PM右侧加一垂直纸面向外的矩形匀强磁场(图中未画出,矩形边界处有磁场,粒子一直在磁场中运动)。求此矩形磁场的最小面积Smin和此类粒子从O点发射到进入回收器所用的时间t;
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【推荐3】如图所示,在xOy平面内虚线AB与y轴成夹角θ=30°,在AB左侧存在电场强度大小为E、方向平行于x轴向左的匀强电场,AB右侧某个区域存在垂直纸面向外磁感应强度大小为B的匀强磁场,A点处在磁场的边界上,现有一群质量为m、电量为+q的带电粒子在纸面内以速度v(0<v≤)垂直于AB从A点射入磁场,所有粒子通过直线AB时,速度方向均平行于y轴向下,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力。求:
(1)所有带电粒子在磁场中运动的时间;
(2)速度最大的粒子从A点开始射入磁场至返回y轴所用的时间;
(3)磁场区域的最小面积。
(1)所有带电粒子在磁场中运动的时间;
(2)速度最大的粒子从A点开始射入磁场至返回y轴所用的时间;
(3)磁场区域的最小面积。
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【推荐1】如图所示,真空中有以O′为圆心,r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度为B,圆的最下端与x轴相切于直角坐标原点O,圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴上方足够大的范围内有方向竖直向下,场强大小为E的匀强电场,在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里,磁感应强度大小也为B的匀强磁场,现从坐标原点O沿y轴正方向发射速率相同的质子,质子在磁场中做半径为r的匀速圆周运动,然后进入电场到达x轴上的C点,已知质子带电量为+q,质量为m,不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力,求:
(1)质子刚进入电场时的速度方向和大小;
(2)OC间的距离;
(3)若质子到达C点后经过第四象限的磁场后恰好被放在x轴上D点处(图上未画出)的一检测装置俘获,此后质子将不能再返回电场,则CD间的距离为多少。
(1)质子刚进入电场时的速度方向和大小;
(2)OC间的距离;
(3)若质子到达C点后经过第四象限的磁场后恰好被放在x轴上D点处(图上未画出)的一检测装置俘获,此后质子将不能再返回电场,则CD间的距离为多少。
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【推荐2】现代科技中经常用电场和磁场来控制带电粒子的运动,某种粒子收集装置如图所示,在第二象限中存在一水平向右的匀强电场,一曲线形放射源不停地沿y轴负方向以初速度v0释放电量为质量为m的粒子,已知放射源的两端点位置为(0,0)和(,),所有电荷均从原点进入第四象限,在第四象限中存在垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度为,运动过程中忽略粒子的重力和粒子间的相互作用力,,求:
(1)放射源在(0,0)位置释放的粒子离开匀强磁场时的位置坐标和在磁场中运动的时间;
(2)电场强度的大小和放射源的曲线方程;
(3)假设放射源连续发射粒子稳定后,粒子经过原点时按照角度均匀分布,在第四象限中放置一长度为的竖直收集板(粒子打到板上即被收集),一端紧靠x轴,将收集板置于位置时,收集率是多少?(结果用分数表示)
(1)放射源在(0,0)位置释放的粒子离开匀强磁场时的位置坐标和在磁场中运动的时间;
(2)电场强度的大小和放射源的曲线方程;
(3)假设放射源连续发射粒子稳定后,粒子经过原点时按照角度均匀分布,在第四象限中放置一长度为的竖直收集板(粒子打到板上即被收集),一端紧靠x轴,将收集板置于位置时,收集率是多少?(结果用分数表示)
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【推荐3】如图所示,光滑绝缘水平桌面上,虚线的左侧区域内存在水平向右的匀强电场,场强大小为,已知和之间的距离,其中存在垂直桌面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为,的右侧存在垂直桌面向上、足够宽的匀强磁场,磁感应强度大小为,现将一个带电荷量、质量的小球从左侧的A点由静止释放,小球在电场力作用下向右运动,之后在两个磁场区域内做匀速圆周运动,最终又回到电场区域,求:
(1)带电小球在两个磁场区域内做匀速圆周运动的轨迹半径和;
(2)带电小球从释放到第一次速度减到零的过程所经历的时间。
(1)带电小球在两个磁场区域内做匀速圆周运动的轨迹半径和;
(2)带电小球从释放到第一次速度减到零的过程所经历的时间。
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