如图所示,OP与轴的夹角,在第一象限中OP右侧有沿轴负方向的匀强电场,一质量为、电荷量为的粒子以速度从轴上的M点平行于轴射入电场,经电场后沿垂直于OP的方向由点立刻进入一矩形磁场区域(未画出,方向垂直纸面向里),并沿轴负方向经过O点。已知O点到N点的距离为,不计粒子的重力,求:
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)矩形磁场区域的最小面积。
(1)匀强电场的电场强度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)矩形磁场区域的最小面积。
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更新时间:2024-04-17 16:14:22
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(0.4)
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【推荐1】如图所示,在直角坐标系xOy内有一半径为R的圆,圆的圆心在坐标原点O处,圆内有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E,圆外有垂直于坐标平面向外的匀强磁场。现从坐标原点O处由静止释放一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,粒子经电场加速后进入磁场,并从圆与x轴的交点P处垂直电场线再次进入电场,不计粒子的重力。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子从O点由静止释放到再次到达y轴运动的时间;
(3)若让粒子从坐标为(,0)的位置由静止释放,则粒子经电场加速再经磁场偏转第一次经过x轴的位置离坐标原点的距离。
(1)匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)粒子从O点由静止释放到再次到达y轴运动的时间;
(3)若让粒子从坐标为(,0)的位置由静止释放,则粒子经电场加速再经磁场偏转第一次经过x轴的位置离坐标原点的距离。
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(0.4)
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【推荐2】如图所示,xOy平面直角坐标系第三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度为E,第一象限内存在垂直坐标平面的匀强磁场(未画出),MN是长度为L的绝缘挡板,放在第一象限中,使MNPO构成边长为L的正方形。一带电量为q、质量为m的带正电粒子,由第三象限中的S点以沿x轴正方向的初速度射出,经过一段时间恰好从O位置进入第一象限,运动到O点的速度为,速度方向与x轴正方向夹角为,带电粒子与挡板发生弹性碰撞,经过一次碰撞后从P点(L,0)离开第一象限,不计粒子的重力。
(1)求粒子初始位置S的横坐标;
(2)求第一象限中磁感应强度的方向与大小;
(3)调整粒子发射初速度大小与电场大小,初速度方向与电场方向不变,使粒子仍从O点进入第一象限,在M点与挡板第一次发生碰撞,求发射初速度大小。
(1)求粒子初始位置S的横坐标;
(2)求第一象限中磁感应强度的方向与大小;
(3)调整粒子发射初速度大小与电场大小,初速度方向与电场方向不变,使粒子仍从O点进入第一象限,在M点与挡板第一次发生碰撞,求发射初速度大小。
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(0.4)
【推荐3】某离子加速偏转实验装置部分的示意图如图所示,z轴正方向垂直于平面向外。粒子在加速器内经电压加速后,在(,,)点沿x轴正方向进入I区域,该区域沿x轴方向的宽度为,区域内存在沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小。粒子经偏转后进入II区域,该区域沿x轴方向的宽度为,内部某圆形区域存在沿z轴正方向的匀强磁场,磁感应强度大小为。粒子经过II区域的磁场后速度方向偏转,再进入III区域,该区域存在沿x轴正方向的匀强磁场,磁感应强度大小为,粒子离开III区域时速度方向平行于平面,且与z轴负方向成角。已知粒子的电荷量为、质量为,不计粒子重力。求:
(1)粒子在I区域内沿y轴方向的侧移量;
(2)II区域内圆形磁场区域的最小面积;
(3)III场区沿x轴方向的可能宽度。
(1)粒子在I区域内沿y轴方向的侧移量;
(2)II区域内圆形磁场区域的最小面积;
(3)III场区沿x轴方向的可能宽度。
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(0.4)
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【推荐1】如图所示,在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中有一粒子源,粒子源从O点在纸面内均匀地向各个方向同时发射速率为v的带电粒子(质量为m,电荷量为+q)、PQ是在纸面内垂直磁场放置的挡板(厚度不计,长度足够),挡板的P端与O点的连线与挡板垂直,距离为,且粒子打在挡板两侧都会被吸收,不计带电粒子的重力与粒子间的相互作用,磁场分布足够大,求:
(1)水平向右出射的粒子所打挡板位置和P点的距离L;
(2)打在挡板右侧的粒子在磁场中运动时间的最大差值Δt;
(3)能打在挡板上的粒子占所有粒子的比率η.
(1)水平向右出射的粒子所打挡板位置和P点的距离L;
(2)打在挡板右侧的粒子在磁场中运动时间的最大差值Δt;
(3)能打在挡板上的粒子占所有粒子的比率η.
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(0.4)
【推荐2】如图1所示,在直角坐标系xOy的第二象限内放置有间距为d的平行金属板,下板与x轴平行且右端恰好处于原点,在第一象限内有一荧光屏平行于y轴放置,下端位于x轴上,荧光屏到y轴的距离为,两板间存在方向垂直坐标平面向外的匀强磁场,在下金属板上有一小孔距y轴,比荷为k的带正电粒子以速度沿y轴正方向从小孔进入板间,若粒子打在极板上会吸附在上面,不计带电粒子的重力。求:
(1)要使带电粒子无碰撞地穿出磁场并打在荧光屏上,则磁感应强度的取值范围;
(2)若板间磁场的磁感应强度随时间呈周期性变化,如图2所示,其中,,,判断时刻进入的粒子能否打在荧光屏上,若能,求出所打位置到x轴的距离;若不能,求出其轨迹与荧光屏间的最短距离。
(1)要使带电粒子无碰撞地穿出磁场并打在荧光屏上,则磁感应强度的取值范围;
(2)若板间磁场的磁感应强度随时间呈周期性变化,如图2所示,其中,,,判断时刻进入的粒子能否打在荧光屏上,若能,求出所打位置到x轴的距离;若不能,求出其轨迹与荧光屏间的最短距离。
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(0.4)
【推荐3】如图,在竖直面内建立坐标系,第一、四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,平行板、如图放置,两板间距为,板长均为,板带正电,右端位于y轴上的点,板在负半轴上且带负电,右端位于坐标轴点,板正中间有一小孔,一质量为m,电量为的带电粒子从板左边沿向轴正方向以速度水平射入平行板间,穿过小孔、经第三、第四、第一象限,再次进入平行板内。不计粒子的重力,求:
(1)粒子从轴上进入第四象限的速度大小;
(2)第一、四象限内磁感应强度大小应满足的条件;
(3)现将第四象限内磁感应强度大小改为,方向不变,将第一象限内磁场撤除,同时在第一象限内加上平行纸面的匀强电场。仍将粒子从板左边沿向轴正方向以向右水平射入平行板间,最终粒子垂直于轴从点再次进入平行板内,求匀强电场的大小和方向(方向用与轴夹角的正切表示)。
(1)粒子从轴上进入第四象限的速度大小;
(2)第一、四象限内磁感应强度大小应满足的条件;
(3)现将第四象限内磁感应强度大小改为,方向不变,将第一象限内磁场撤除,同时在第一象限内加上平行纸面的匀强电场。仍将粒子从板左边沿向轴正方向以向右水平射入平行板间,最终粒子垂直于轴从点再次进入平行板内,求匀强电场的大小和方向(方向用与轴夹角的正切表示)。
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(0.4)
【推荐1】如图所示平面直角坐标系xoy,P点在x轴上,OP距离为L,Q点在y轴负方向上某处;在第一象限有平行y轴的匀强电场,第二象限内有一圆形区域与x轴相切于A点,圆形区域的半径为L,在第四象限未知的矩形区域(图中未画出),圆形区域和矩形区域有相同的匀强磁场,磁场垂直于xoy平面(图中未画出),电荷量为+q,质量为m、速度大小v0的粒子a从A点与x轴成60°角进入圆形磁场,出磁场后垂直y轴经C点进入电场,再从P点出射;质量为m、电荷量为-q、速率为v0的粒子b,从Q点向与y轴成45°角方向发射,经过并离开矩形磁场区域后与P点出射的粒子a相碰,相碰时粒子速度方向相反,不计粒子重力和粒子间相互作用力,求:
(1)圆形区域内的磁感应强度大小和方向;
(2)第一象限的电场强度大小;
(3)矩形区域的最小面积.
(1)圆形区域内的磁感应强度大小和方向;
(2)第一象限的电场强度大小;
(3)矩形区域的最小面积.
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(0.4)
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【推荐2】在平面直角坐标系内有、、、,其平面内x≤12.5m的区域有平行XOY平面的匀强电场,12.5m≤x≤(12.5m+d)的区域内有垂直于该平面的匀强磁场,且P1、P2、P3的电势分别为-2000V、1000V、-1000V,磁感应强度为B=0.01T。如果有一个重力可以忽略的带电粒子从坐标原点以大小为106m/s、方向与-y轴夹角为30°的速度射入第四象限,经过t=10-5s时速度恰好平行x轴,方向与x轴同向。
(1)求P4点的电势;
(2)求带电粒子的性质及比荷;
(3)匀强磁场的宽度d至少多大时,该粒子才能返回电场?粒子从什么坐标位置返回电场?
(1)求P4点的电势;
(2)求带电粒子的性质及比荷;
(3)匀强磁场的宽度d至少多大时,该粒子才能返回电场?粒子从什么坐标位置返回电场?
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(0.4)
【推荐3】匀强磁场往往可以控制带电粒子的运动轨迹。如图所示,水平边界的上方有范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,在边界上的O点有一个粒子源,可以在纸面内持续发射电荷量为、质量为m、速率为v的粒子,不计粒子重力及粒子间的相互作用。
(1)若粒子均以垂直于边界的方向进入磁场,求这些粒子离开磁场时的位置距粒子源的距离x;
(2)若粒子速度方向分布在顶角为的范围内,求各粒子离开磁场的位置区域长度;
(3)在(2)的情况下,试设计有界的匀强磁场,使所有粒子都汇聚在边界上的同一点。要求说明设计的依据并用斜线标出你所设计的磁场区域。
(1)若粒子均以垂直于边界的方向进入磁场,求这些粒子离开磁场时的位置距粒子源的距离x;
(2)若粒子速度方向分布在顶角为的范围内,求各粒子离开磁场的位置区域长度;
(3)在(2)的情况下,试设计有界的匀强磁场,使所有粒子都汇聚在边界上的同一点。要求说明设计的依据并用斜线标出你所设计的磁场区域。
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真题
【推荐1】图是一种花瓣形电子加速器简化示意图,空间有三个同心圆a、b、c围成的区域,圆a内为无场区,圆a与圆b之间存在辐射状电场,圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于90°的扇环形匀强磁场区Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。各区磁感应强度恒定,大小不同,方向均垂直纸面向外。电子以初动能从圆b上P点沿径向进入电场,电场可以反向,保证电子每次进入电场即被全程加速,已知圆a与圆b之间电势差为U,圆b半径为R,圆c半径为,电子质量为m,电荷量为e,忽略相对论效应,取。
(1)当时,电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场,且在电场内相邻运动轨迹的夹角均为45°,最终从Q点出射,运动轨迹如图中带箭头实线所示,求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能;
(2)已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰,就能从出射区域出射。当时,要保证电子从出射区域出射,求k的最大值。
(1)当时,电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场,且在电场内相邻运动轨迹的夹角均为45°,最终从Q点出射,运动轨迹如图中带箭头实线所示,求Ⅰ区的磁感应强度大小、电子在Ⅰ区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动能;
(2)已知电子只要不与Ⅰ区磁场外边界相碰,就能从出射区域出射。当时,要保证电子从出射区域出射,求k的最大值。
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(0.4)
【推荐2】如图所示,且的区域I内存在一沿x轴负方向的匀强电场,电场强度为E。且的区域II内存在一沿y轴负方向的匀强磁场,磁感应强度未知。在的区域III内有一平行于xOz面放置的长方形离子收集板MNPQ。收集板MNPQ与y轴交于点T(0,L,0),其中MQ足够长,MN长为2L。区域III内存在一方向与xOy平面平行且与x轴正方向的夹角为θ的匀强磁场。在区域I中有一平行于z轴放置的长为L的通电金属丝ab,能够源源不断地释放质量为m、电荷量为、初速度为零的电子。这些电子经电场加速后,沿x轴正方向进入匀强磁场。其中a点释放的电子进入区域II后恰好能从点O沿z轴负方向进入区域III。调节磁感应强度B2大小,使从a点释放的电子能打到收集板上被吸收。不考虑电子重力和电子间的相互作用。
(1)求电子沿x轴正方向进入匀强磁场时的速度;
(2)求匀强磁场的磁感强度;
(3)若角度,求磁感应强度的取值范围;
(4)若角度,求磁感应强度的取值范围。
(1)求电子沿x轴正方向进入匀强磁场时的速度;
(2)求匀强磁场的磁感强度;
(3)若角度,求磁感应强度的取值范围;
(4)若角度,求磁感应强度的取值范围。
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(0.4)
【推荐3】某仪器的工作原理如图所示,K、A为竖直放置的两金属板,板间电压为U;平行板电容器两极板水平放置,板间有竖直方向的匀强电场,电场强度大小为E,极板长度为L1;电容器极板右端与竖直荧光屏S之间距离为L2;该空间存在一水平向右的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的粒子P和质量为4m、电荷量也为q的粒子Q,均从K极由静止加速并从A板中央小孔射出。不计粒子重力和粒子间相互作用力。求:
(1)粒子P射出水平电容器时沿竖直方向的偏移距离;
(2)粒子Q射出水平电容器时沿竖直方向的速度大小;
(3)要使粒子P、Q打在荧光屏的同一点,磁场的磁感应强度B的所有可能值。
(1)粒子P射出水平电容器时沿竖直方向的偏移距离;
(2)粒子Q射出水平电容器时沿竖直方向的速度大小;
(3)要使粒子P、Q打在荧光屏的同一点,磁场的磁感应强度B的所有可能值。
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