组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 静电场 > 带电粒子在电场中的运动 > 带电粒子在匀强电场中的偏转 > 带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:418 题号:21418396
如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系,水平方向为x轴,在第一象限有方向沿x轴负方向的匀强电场,场强为E(大小未知),在第二象限有正交的匀强电场和匀强磁场,其中匀强电场的方向竖直向上,场强大小为,匀强磁场的方向垂直纸面向里。若一带电小球(质量为m,带电量为q)从坐标原点以某一初速度(大小未知)斜向右上方射入第一象限,速度方向与x轴正方向的夹角为45°,小球在竖直方向达到最高点时,正好在y轴上的P点(未画出),OP两点间的距离为d,重力加速度为g
(1)求小球从坐标原点入射时的初速度大小;
(2)求场强E的大小;
(3)若小球进入第二象限后从坐标为的点第一次经过x轴,求匀强磁场的磁感应强度大小。

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【推荐1】如图所示,在直角坐标系xOy平面内第一、三、四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场,第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场。两个电荷量均为q、质量均为m的带负电粒子ab先后以v0的速度从y轴上的P点分别沿x轴正方向和负方向进入第一象限和第二象限,经过一段时间后,ab两粒子恰好都能经过x负半轴上的Q点,经过Q点时ab两粒子均为第一次通过x轴负半轴,P点离坐标原点O的距离为d。已知磁场的磁感应强度大小为,粒子重力不计,ab两粒子间的作用力可忽略不计。求:
(1)粒子a刚进入磁场时运动半径的大小;
(2)粒子aP点出发到达Q点的时间t
(3)匀强电场的电场强度E的大小。
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【推荐2】利用磁场和电场实现粒子偏转或聚焦是科学实验中广泛应用的技术。如图所示的坐标系xOy中,在第二象限内有一圆形匀强磁场区域,与x轴相切于点,磁场方向垂直于坐标平面向外;在的区域内存在竖直向下的匀强电场,电场强度大小为E,电场区域的下边界如图中虚线所示,该边界与x轴分别交于点和点。位于P点的粒子源向磁场内发射质量为m、电荷量为q的大量正粒子,所有粒子发射时的速度大小均相等,速度方向在与x轴正向夹角为的范围内,所有粒子经过磁场后均沿x轴正向进入电场,然后能全部经过Q点。已知速度方向与x轴正向夹角为的粒子经过点,且从M点到Q点的轨迹全部在电场中,不计粒子的重力及粒子间的相互作用,并忽略磁场的边界效应。求
(1)粒子发射时的速度的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)速度方向与x轴正向夹角为120°的粒子从P点到Q点的时间
(4)电场区域下边界满足的数学方程。
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【推荐3】利用电磁场控制带电粒子的运动路径,在现代科学实验和技术设备中有着广泛应用。如图所示,一粒子源不断释放质量为m、带电量为、初速度为的带电粒子,经可调电压U加速后,从O点沿OQ方向入射长方体空间区域。已知长方体OM边的长度均为dOQ的长度为。不计粒子的重力及其相互作用。
(1)若加速电压且空间区域加沿方向的匀强电场,使粒子经过点,求此匀强电场电场强度的大小;
(2)若加速电压变化范围是,空间区域加沿方向的匀强磁场,使所有粒子由MP边出射,求此匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)若加速电压为,空间区域加(2)问的匀强磁场,粒子到达O点时加方向沿、大小为的匀强电场,一段时间后撤去电场,粒子经过点,求电场存在的时间。

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