组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在磁场中的运动 > 带电粒子在有边界磁场中运动 > 带电粒子在弧形边界磁场中运动
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:544 题号:16842218
如图所示,在xOy直角坐标系的第三象限有板间电压为U=3.0×104V的两平行金属板,板间距离和板长均为L=20cm,上极板刚好在x轴上且带正电,板的左侧有一粒子接收屏;第一、四象限分别有一半径为R=10cm的圆形匀强磁场,分别与yx轴在CD点和E点相切,磁感应强度均为B=0.4T,方向垂直纸面向外。第二象限中存在沿x轴正方向的匀强电场,电场强度为E=1.0×105V/m。其中AMx=-20cm的直线。现有许多质量为m=6.4×10-27kg、带电荷量为q=+1.6×10-19C的粒子分布在AM上的(-20cm,5cm)到(-20cm,15cm)区域,将粒子由静止释放。不考虑各场之间的相互影响、粒子的重力和粒子之间的相互作用。求:
(1)粒子进入第一象限磁场时的速度大小;
(2)粒子进入第三象限时击中y轴负半轴的范围;
(3)接收屏能接收到的粒子数占进入平行板总粒子数的百分比。
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【推荐1】如图,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的。将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为原来的一半,求等于多少?
2021-05-07更新 | 227次组卷
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【推荐2】O为坐标原点建立平面直角坐标系,坐标系第二象限内的虚线x轴平行,在x轴之间存在平行于纸面且沿x轴正方向的匀强电场,第三、四象限内有一中心轴经过y轴、垂直于纸面且横截面如图所示的圆筒,筒内有方向与筒的轴线平行、垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,图中截面圆上有一个小孔P。一带正电的粒子以初速度垂直射入电场,经过一段时间后恰好从P点(此时PO重合)进入磁场,且运动方向与y轴成角。已知粒子的比荷为k与x轴之间的距离为d。粒子重力不计。求:
(1)匀强电场的电场强度;
(2)若粒子进入磁场的同时,圆筒绕其中心轴顺时针匀速转动,当筒转过时,该粒子恰好又从小孔P飞出圆筒,已知粒子未与筒壁发生碰撞,求圆筒的直径D以及圆筒转动的角速度
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【推荐3】如图所示,一刚性的固定光滑圆环圆心为O,半径为SP为直径,其内部充满匀强磁场,磁场方向垂直于圆面指向纸外。一带正电粒子沿垂直于磁场方向从S点射人磁场,在P点,圆环上有一小孔,只要粒子到达P点,粒子便从小子穿出磁场区域。已知粒子在磁场中做圆周运动的周期为,粒子与圆环的每次碰撞都是极为短暂的弹性碰撞,且粒子电荷量保持不变,不计粒子重力。
(1)如图甲所示,若粒子沿SP方向射入,与圆环仅发生1次碰撞后从P点射出,求粒子射入磁场时速度的大小;
(2)如图甲所示,若粒子沿SP方向射入,仅在SP的一侧运动,最后从P点射出,求粒子射入磁场时速度的大小;
(3)如图乙所示,粒子斜向下射入方向与SP的夹角为,与圆环碰撞3次后从P点射出,求粒子射人磁场时速度的大小。(结果用的三角函数表示)
2023-04-12更新 | 644次组卷
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