如图所示,在xOy竖直平面内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。在的区域内有沿x轴正方向的匀强电场,在的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度的大小相等且未知。一质量为5m、电荷量为的带电微粒从y轴上P点发出,沿直线运动到x轴上Q点,PQ与y轴夹角为。带电微粒进入第一象限后,将区域内的匀强电场E变为沿y轴正方向。带电微粒第一次从右往左穿过y轴时,分裂成速度方向均垂直于y轴向左的带正电的微粒甲和乙,质量分别为m、4m,且甲、乙微粒的比荷相同,分裂后二者总动能是分裂前微粒动能的2倍。不考虑分裂后两微粒间库仑力的影响,已知重力加速度为g。
(1)求电场强度E的大小;
(2)求分裂后乙微粒做圆周运动的半径;
(3)分裂后甲微粒速度方向偏转时,撤去磁场,经过一段时间后,再加上与原区域相同的磁场,此后两微粒的轨迹不相交,求撤去磁场的时间需满足的条件。
(1)求电场强度E的大小;
(2)求分裂后乙微粒做圆周运动的半径;
(3)分裂后甲微粒速度方向偏转时,撤去磁场,经过一段时间后,再加上与原区域相同的磁场,此后两微粒的轨迹不相交,求撤去磁场的时间需满足的条件。
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更新时间:2024-01-20 17:26:25
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解答题
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】两相互平行且足够长的水平金属导轨MN、PQ放在竖直平面内,相距0.4m,左端接有平行板电容器,板间距离为0.2m,右端接滑动变阻器R。水平匀强磁场磁感应强度为10T,垂直于导轨所在平面,整个装置均处于上述匀强磁场中。导体棒CD两端与导轨挂接,在整个运动过程中与金属导轨始终垂直且接触良好,金属棒CD的电阻为1Ω,其他电阻及摩擦均不计。现在用与金属导轨平行,大小为2N的恒力F使棒从静止开始向右运动。已知R的最大阻值为4Ω,g=10m/s2。则:
(1)滑动变阻器阻值取不同值时,导体棒处于稳定状态时拉力的功率不一样,求导体棒处于稳定状态时拉力的最大功率;
(2)当滑动触头位于最下端且导体棒处于稳定状态时,一个带电小球从平行板电容器左侧,以某一速度沿两板的正中间且平行于两极板从左边射入后,在两极板间恰好做匀速直线运动;当滑动触头在滑动变阻器中点且导体棒处于稳定状态时,该带电小球以同样的方式和速度射入,小球在两极板间恰好做匀速圆周运动,则小球的速度为多大?小球做圆周运动的半径为多大?
(1)滑动变阻器阻值取不同值时,导体棒处于稳定状态时拉力的功率不一样,求导体棒处于稳定状态时拉力的最大功率;
(2)当滑动触头位于最下端且导体棒处于稳定状态时,一个带电小球从平行板电容器左侧,以某一速度沿两板的正中间且平行于两极板从左边射入后,在两极板间恰好做匀速直线运动;当滑动触头在滑动变阻器中点且导体棒处于稳定状态时,该带电小球以同样的方式和速度射入,小球在两极板间恰好做匀速圆周运动,则小球的速度为多大?小球做圆周运动的半径为多大?
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(0.4)
【推荐2】如图,坐标系中第一象限内有正交的匀强电场和匀强磁场,电场强度为E,方向未知,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里;在第二象限的某个矩形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(图中未画出)。一质量为m、电荷量为的带电粒子以某一速度v(大小未知)沿与x轴负方向成角()的方向从A点进入第一象限,在第一象限内做直线运动,而后从y轴上的C点进入矩形磁场区域。一段时间后,粒子经过x轴上的D点且速度方向与x轴负方向成角。已知A点坐标为(2L,0),D点坐标为(-7L,0),不计粒子所受的重力。求:
(1)匀强电场E与x轴正方向的夹角的大小和粒子速度v的大小;
(2)矩形区域内磁场的磁感应强度的大小;
(3)矩形区域磁场的最小面积。
(1)匀强电场E与x轴正方向的夹角的大小和粒子速度v的大小;
(2)矩形区域内磁场的磁感应强度的大小;
(3)矩形区域磁场的最小面积。
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(0.4)
【推荐3】如图所示,一半径R=1.8m的光滑绝缘圆弧形圆管固定在竖直平面内,R远大于圆管直径,O为圆心,半径OA沿竖直方向,圆弧AC对应的圆心角θ=37°,空间存在OAC平面内水平向右的匀强电场,垂直OAC平面向里的匀强磁场。一质量m=3.6×10﹣4kg,电荷量q=+9.0×10﹣4C的带电小球(直径略小于圆管内径)以v0=4.0m/s的初速度沿水平方向从A点射入圆管内,后从C点离开做匀速直线运动.已知重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,求:
(1)匀强电场的场强大小E;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小B;
(3)小球射入圆管的瞬间对圆管的压力。
(1)匀强电场的场强大小E;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小B;
(3)小球射入圆管的瞬间对圆管的压力。
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】课外研究小组的同学在研究速度选择器时,将一带电量为,质量为m的小球,沿极板正中间平行极板方向,沿中线射入速度选择器(如图甲所示),发现小球沿直线通过速度选择器。已知磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,电场强度的大小,方向与B方向垂直。
(1)求小球的初速度;
(2)若已知板间距为d,板长为L,且.如图乙,现在速度选择器的上极板正中间开一小孔H,将电场的方向反向,大小不变,且仍然让小球以第(1)问的速度从中点出发,判定是否能够通过小孔H?若能够通过,求从射入速度选择器到第2次通过小孔H的时间;若不能通过,求打在上极板的位置。
(3)若将小球以速度垂直极板从小孔H射入板间(如图丙),将电场强度大小变为2E,方向竖直向上,发现小球恰好能到达下极板,求板间距d。
(1)求小球的初速度;
(2)若已知板间距为d,板长为L,且.如图乙,现在速度选择器的上极板正中间开一小孔H,将电场的方向反向,大小不变,且仍然让小球以第(1)问的速度从中点出发,判定是否能够通过小孔H?若能够通过,求从射入速度选择器到第2次通过小孔H的时间;若不能通过,求打在上极板的位置。
(3)若将小球以速度垂直极板从小孔H射入板间(如图丙),将电场强度大小变为2E,方向竖直向上,发现小球恰好能到达下极板,求板间距d。
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较难
(0.4)
【推荐2】如图所示,在三维坐标系中,平面左侧区域有沿y轴正方向的匀强电场;平面右侧与垂直于y轴足够大的荧光屏之间的区域有沿y轴正方向的匀强磁场,荧光屏与y轴交点位置的坐标为。一质量为m、电荷量为的粒子从坐标为的P点以大小为的初速度沿z轴负方向射出,经电场偏转后从O点进入磁场,再经过磁场偏转后击中荧光屏,粒子再次经过y轴的位置离O点距离为,不计粒子的重力。求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)粒子打在荧光屏上的位置坐标及匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)若在平面与荧光屏之间的区域加上一平行于y轴的匀强电场,要使粒子仍打在荧光屏上(2)问中所求的位置,则所加匀强电场的电场强度应满足什么条件。
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)粒子打在荧光屏上的位置坐标及匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)若在平面与荧光屏之间的区域加上一平行于y轴的匀强电场,要使粒子仍打在荧光屏上(2)问中所求的位置,则所加匀强电场的电场强度应满足什么条件。
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(0.4)
【推荐3】如图所示,真空中的正方体边长为L=1.6m,底面中心处有一点状放射源S,仅在所在平面内向各个方向均匀发射粒子,所有粒子的速率均为,已知粒子的比荷为,现给正方体内施加竖直向上的匀强磁场,使所有粒子恰好能束缚在正方形区域内。面放有一个屏,该屏可以沿z轴左右平移。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(2)现在正方体内再施加竖直向上的匀强电场,要使所有粒子刚好都能从上表面中心P离开,求所加匀强电场的电场强度E的大小(结果用表示);
(3)若匀强电场电场强度的大小取第(2)问中的最大值,现让屏向左沿方向移动,求粒子打在屏上x轴坐标的最大值和最小值时对应点的y轴坐标。
(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(2)现在正方体内再施加竖直向上的匀强电场,要使所有粒子刚好都能从上表面中心P离开,求所加匀强电场的电场强度E的大小(结果用表示);
(3)若匀强电场电场强度的大小取第(2)问中的最大值,现让屏向左沿方向移动,求粒子打在屏上x轴坐标的最大值和最小值时对应点的y轴坐标。
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