组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 磁场 > 带电粒子在复合场中的运动 > 带电粒子在叠加场中的运动 > 带电粒子在叠加场中的一般曲线运动
题型:解答题 难度:0.15 引用次数:650 题号:19080217
在如图所示的空间中,存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,电场强度的大小为,在电磁场左边界上的P点发射一带电粒子,粒子的荷质比为,当粒子的初速度大小为,方向如图中所示时,粒子恰好做直线运动,已知重力加速度为
(1)求匀强磁场的磁感应强度的大小及粒子初速度的方向;
(2)若撤去匀强电场,不考虑电场变化对磁场的影响,求粒子在磁场中运动的最大速度和粒子在磁场中运动轨迹的最大高度差。
   

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【推荐1】在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。为了准确的注入离子,需要在一个有限空间中用电磁场对离子的运动轨迹进行调控。现在,我们来研究一个类似的模型。在空间内存在边长m的立方体,以O为坐标原点,沿OAOD方向分别建立xyz轴。在OACD面的中心M处存在一粒子发射源,可在底面内沿任意方向发射初速度为,比荷的带正电粒子(不计重力)。可在区域内施加一定的匀强电场或者匀强磁场,使粒子可以到达相应的空间位置。
(1)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场,使粒子不飞出立方体,求施加磁场的磁感应强度B的最小值;
(2)在立方体内施加沿y轴正向的匀强电场,使粒子只能从面飞出,求施加电场的电场强度E的最小值;
(3)在立方体内施加沿y轴正向的匀强磁场,若磁感应强度大小为T,求粒子在磁场中运动时间的最大值和最小值
(4)在(3)问的基础上再加上沿y轴正向的匀强电场,电场强度为。问(3)中最大时间和最小时间对应的粒子能否从面飞出?若粒子不能从面飞出,请写出这些粒子飞出立方体区域时的空间坐标(xyz)。
2023-02-17更新 | 948次组卷
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【推荐2】如图所示,在空间建立直角坐标系,坐标轴正方向如图所示。空间有磁感应强度为 方向垂直于纸面向里的磁场,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限(含xy轴)有电场强度为竖直向下的电场。光滑1/4圆弧轨道圆心O',半径为圆弧轨道底端位于坐标轴原点O。质量为 带电 的小球A从O处水平向右飞出,经过一段时间,正好运动到O点。 质量为 带电 小球的B从与圆心O等高处静止释放,与A同时运动到O点并发生完全非弹性碰撞,碰后生成小球C。小球A、B、C均可视为质点,所在空间无重力场作用。
(1) 小球A在O处的初速度为多大;
(2) 碰撞完成后瞬间,圆弧轨道对小球C的支持力;
(3) 小球C从O点飞出后的瞬间,将磁场方向改为竖直向上。分析C球在后续运动过程中,再次回到y轴时离O点的距离。
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【推荐3】如图甲所示,离子源持续逸出带电量为、质量为m的离子,其初速度视为0,离子经过加速电场后,以速度沿两平行极板PQ的中线飞入交变电场。已知极板PQ水平放置,间距为d,长度为L,极板上所加的交变电压如图乙所示,变化周期,所有离子均能从PQ极板右侧射出,不计离子重力及离子间相互作用,求:
(1)加速电场的电压大小
(2)PQ极板间所加电压U的最大值
(3)当PQ极板间交变电压为(2)问中所求的时,在PQ极板右侧建立直角坐标系,其中Ox与极板Q的中轴线在同一直线上,图中的两个正方体边长均为d,正方体区域内存在沿y轴正方向、大小为的匀强磁场,正方体区域内存在沿x轴正方向、大小为的匀强磁场,求离子在正方体区域内运动的最长时间。
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