如图所示,在二象限内,0≤y≤d区域有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度
;d≤y≤3d区域有垂直于xOy平面向里,大小可调的匀强磁场I。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子,自点P(0,6d)处以大小为v0、方向与y轴正方向成30°的速度进入匀强磁场Ⅱ(图中未画出),匀强磁场Ⅱ的边界为矩形,方向垂直于xOy平面,粒子从磁场Ⅱ飞出后恰好能沿x轴负方向过坐标原点O。不计粒子的重力。求:
(1)磁场Ⅱ的磁感应强度大小;
(2)磁场Ⅱ的最小面积;
(3)当磁场I的磁感应强度大小为B1时,粒子恰好不能从磁场I的上边界穿出,粒子第一次返回后与x轴的交点记为Q;当磁场I的磁感应强度大小为B2时,粒子经过多偏转后仍能经过Q点求B2与B1所有可能的比值。
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(1)磁场Ⅱ的磁感应强度大小;
(2)磁场Ⅱ的最小面积;
(3)当磁场I的磁感应强度大小为B1时,粒子恰好不能从磁场I的上边界穿出,粒子第一次返回后与x轴的交点记为Q;当磁场I的磁感应强度大小为B2时,粒子经过多偏转后仍能经过Q点求B2与B1所有可能的比值。
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更新时间:2022-04-06 11:56:56
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】利用电、磁场来控制带电粒子的运动、在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用。如图所示,在
坐标系的第一、二象限内存在沿y轴负方向的匀强电场,第三、四象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为+q的粒子从第二象限中的P点以沿x轴正方向的初速度
射出,经电场偏转后从坐标原点O进入匀强磁场区域。从x轴上的点M第二次经过x轴。已知P点的坐标为
,PM与x轴垂直,不计粒子重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)若电磁场的范围足够大,分析粒子通过x轴的位置坐标和对应时间(从粒子射出开始计时)的可能值。
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(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)若电磁场的范围足够大,分析粒子通过x轴的位置坐标和对应时间(从粒子射出开始计时)的可能值。
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,水平薄挡板MN(具有内外两侧面)内侧面下方存在垂直纸面向里的匀强磁场。在薄板MN中点O正下方有与之相距L的质子源S,可在纸面360°范围内发射质量为m、电量为e、速度为v0的质子,不计质子重力及质子间的相互作用。
(1)若挡板MN长为4L且固定,匀强磁场的磁感应强度为
,则质子打在挡板MN上的长度为多长;
(2)若挡板MN长为L,向下平移薄板MN使点O离质子源S的距离为
L,则要使质子不打在挡板上,求磁感应强度的最小值,若向下平移后要使挡板MN的外侧面都有粒子打到,求磁感应强度的最大值又是多少;
(3)若挡板MN长为2L,挡板M以O为固定转轴在竖直平面内顺时针缓慢转动60°,匀强磁场的磁感应强度为
,当挡板处于不同位置时,求质子打在挡板MN内侧面上的最大长度和最小长度之比。
(1)若挡板MN长为4L且固定,匀强磁场的磁感应强度为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/afdc3724bc89153fbbb9dbabc8c8297d.png)
(2)若挡板MN长为L,向下平移薄板MN使点O离质子源S的距离为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/860884c0017c8bceb5b0edff796c144f.png)
(3)若挡板MN长为2L,挡板M以O为固定转轴在竖直平面内顺时针缓慢转动60°,匀强磁场的磁感应强度为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/afdc3724bc89153fbbb9dbabc8c8297d.png)
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,在平面直角坐标系x轴的上方(
,
)区域范围内存在着匀强磁场,磁感应强度为B.在空间(
,
)处有一粒子源P,能向平面内各个方向发射质量为m、带电量为-q,速度为
的带电粒子.(已知
,答案涉及位置或长度的均用a表示),求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/7/27/4cf02ac0-b496-4af0-a320-f6b1f36811ff.png?resizew=298)
(1)x轴上能接收到粒子的区域长度L1;
(2)x上能被不同角度射出的两个粒子打中的区域长度L2;
(3)若在x轴的正半轴上铺设挡板,且粒子源P打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上并反弹,每次反弹后速度方向相反,大小为原来的0.6倍,则求这些粒子出磁场时的纵坐标y及粒子在磁场中运动的时间.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dd08ed0d3b359f37e756a7d95976c983.png)
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(1)x轴上能接收到粒子的区域长度L1;
(2)x上能被不同角度射出的两个粒子打中的区域长度L2;
(3)若在x轴的正半轴上铺设挡板,且粒子源P打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上并反弹,每次反弹后速度方向相反,大小为原来的0.6倍,则求这些粒子出磁场时的纵坐标y及粒子在磁场中运动的时间.
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较难
(0.4)
【推荐1】直角三角形OMN,
,
,在三角形区域内(含边界)有垂直于
平面向里的匀强磁场.在
时刻,同时从三角形的OM边各处以沿
轴正向的相同速度,将质量均为
,电荷量均为
的大量带正电粒子射入磁场,已知在
时刻从ON边某处射出磁场的粒子,其射出时速度方向与射入磁场时的速度方向间的夹角为
,不计粒子重力、空气阻力及粒子间相互作用。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/5/31/1575879193255936/1575879193640960/STEM/d4310c0b-677d-4657-94c7-039bb6d4eebf.png?resizew=163)
(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若从OM边两个不同位置射入磁场的粒子,从ON边上的同一点P(图中未标出)射出磁场,这两个粒子经过P点的时间间隔与P点位置有关,若该时间间隔最大为
,求两个粒子进入磁场时的位置之间的距离。
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(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)若从OM边两个不同位置射入磁场的粒子,从ON边上的同一点P(图中未标出)射出磁场,这两个粒子经过P点的时间间隔与P点位置有关,若该时间间隔最大为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b6dee8230b383d363fe2056576e25421.png)
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较难
(0.4)
【推荐2】如图甲所示,一对平行金属板C、D相距为d,O、Ol为两板上正对的小孔,紧贴D板右侧。存在上下范围足够大、宽度为L的有界匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向里,MN、GH是磁场的左、右边界。现有质量为m、电荷量为+q的粒子从O孔进入C、D板间,粒子初速度和重力均不计。
(1)C、D板间加恒定电压U,C板为正极板,求板间匀强电场的场强大小E和粒子从O运动到Ol的时间t;
(2)C、D板间加如图乙所示的电压,U0为已知量,周期T是未知量。t=0时刻带电粒子从O孔进入,为保证粒子到达O1孔具有最大速度,求周期T应满足的条件和粒子到达Ol孔的最大速度vm;
(3)磁场的磁感应强度B随时间
的变化关系如图丙所示,B0为已知量,周期T0=
。
=0时,粒子从O1孔沿OO1延长线O1O2方向射入磁场,始终不能穿出右边界GH,求粒子进入磁场时的速度v,应满足的条件。
(1)C、D板间加恒定电压U,C板为正极板,求板间匀强电场的场强大小E和粒子从O运动到Ol的时间t;
(2)C、D板间加如图乙所示的电压,U0为已知量,周期T是未知量。t=0时刻带电粒子从O孔进入,为保证粒子到达O1孔具有最大速度,求周期T应满足的条件和粒子到达Ol孔的最大速度vm;
(3)磁场的磁感应强度B随时间
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/df1c3ba20a4e7234e949a05cedb09b33.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/55f3143e7ebf9ce9668e9cc6cb35e2e9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/df1c3ba20a4e7234e949a05cedb09b33.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/4/5/2434871108624384/2435174923067392/STEM/6192925c-75c9-4012-8c54-54ddfa3a36a3.png?resizew=722)
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,在平面直角坐标系中的第一象限有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度
。在原点O上方
处有一粒子源S,粒子源可向第一象限各个方向均匀地发射比荷为
的带负电的粒子。在x正半轴上放置一足够长的粒子收集装置,当粒子与收集装置相碰时,粒子立即被吸收。收集装置可将电荷导出,保持电中性状态。不计粒子间相互作用和重力的影响。已知
,
。
(1)求到达收集装置的粒子速度
至少多大;
(2)若粒子源发射的粒子速度均为
,求到达收集装置的粒子所需最短时间;
(3)若粒子源发射的粒子速度均为
,将有两个不同运动方向的粒子可到达收集装置的同一位置,求这些位置在收集装置上的长度。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba68625d6b52b2476997e05927d6a394.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ad502cec1660c7a3548eb025f797366e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e5efb309e3a38635f2b8d82777854bd7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/87dc2477d8ad9adf4d690e10557d665d.png)
(1)求到达收集装置的粒子速度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f44c235d8b49207ad3f2d77dc5d6cf20.png)
(2)若粒子源发射的粒子速度均为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a840674d3046990ee4dbebaec856051f.png)
(3)若粒子源发射的粒子速度均为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a840674d3046990ee4dbebaec856051f.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/26/4863b24d-fedc-45d3-9e36-242b34cf80ea.png?resizew=181)
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,在xOy平面内y轴与MN边界之间有沿x轴负方向的匀强电场,y轴左侧(Ⅰ区)和MN边界右侧(Ⅱ区)的空间有垂直纸面向里的匀强磁场,且MN右侧的磁感应强度大小是y轴左侧磁感应强度大小的2倍,MN边界与y轴平行且间距保持不变。一质量为m、电荷量为-q的粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴负方向射入磁场,每次经过y轴左侧磁场的时间均为t0,粒子重力不计。
(1)求y轴左侧磁场的磁感应强度的大小B;
(2)经过4.5t0时间粒子第一次回到原点O,且粒子经过电场加速后速度是原来的4倍,求电场区域的宽度d。
(1)求y轴左侧磁场的磁感应强度的大小B;
(2)经过4.5t0时间粒子第一次回到原点O,且粒子经过电场加速后速度是原来的4倍,求电场区域的宽度d。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/16/2485810063818752/2486436509147136/STEM/86fc6368-57f7-4d80-9146-caa31c2d4edd.png?resizew=250)
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较难
(0.4)
真题
【推荐2】某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动,如图所示,材料表面上方矩形区域PP′N′N充满竖直向下的匀强电场,电场宽为d;矩形区域NN′M′M充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,长为3s,宽为s;NN′为磁场与电场之间的薄隔离层,一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子,从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,时间极短、运动方向不变,其动能损失是每次穿越前动能的10%,最后电子仅能从磁场边界M′N′飞出,不计电子所受重力。
(1)控制电子在材料表面上方运动,最大的电场强度为多少?
(2)若电子以上述最大电场加速,经多长时间将第三次穿越隔离层?
(3)A是M′N′的中点,若要使电子在A、M′间垂直于AM′飞出,求电子在磁场区域中运动的时间。
(1)控制电子在材料表面上方运动,最大的电场强度为多少?
(2)若电子以上述最大电场加速,经多长时间将第三次穿越隔离层?
(3)A是M′N′的中点,若要使电子在A、M′间垂直于AM′飞出,求电子在磁场区域中运动的时间。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2011/6/10/1575124973707264/1575125045903360/STEM/9589a95e-caa8-4832-93f6-8baa31262fd0.png?resizew=422)
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,在xOy坐标系中,在y < d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,在d < y <2d的区域内分布有垂直于xOy平面向里的匀强磁场, MN为电场和磁场的边界,在y = 2d处放置一垂直于y轴的足够大金属挡板,带电粒子打到板上即被吸收。一质量为 m、带电荷量为+ q的粒子以初速度v0由坐标原点O处沿x轴正方向射入电场,在边界上的P点进入磁场,P点坐标为(2d ,d),不计粒子受到的重力:
(1)求电场强度的大小E ;
(2)若粒子垂直打在挡板上,求磁感应强度的大小B0;
(3)若使粒子通过x轴上的Q(10d,0)点,应将磁感应强度B调节到多大。
(1)求电场强度的大小E ;
(2)若粒子垂直打在挡板上,求磁感应强度的大小B0;
(3)若使粒子通过x轴上的Q(10d,0)点,应将磁感应强度B调节到多大。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/5/10/2459640408457216/2459809269972992/STEM/948617a4-3f14-48b1-9993-511e206dedd3.png?resizew=227)
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