如图所示,在第一象限内存在匀强电场,电场方向与x轴成45°角斜向左下,在第四象限内有一匀强磁场区域,该区域是由一个半径为R的半圆和一个长为2R、宽为
的矩形组成,磁场的方向垂直纸面向里。一质量为m、电荷量为+q的粒子(重力忽略不计)以速度v从Q(0,3R)点垂直电场方向射入电场,恰在P(R,0)点进入磁场区域。
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(1)求电场强度大小及粒子经过P点时的速度大小和方向;
(2)为使粒子从AC边界射出磁场,磁感应强度应满足什么条件;
(3)为使粒子射出磁场区域后不会进入电场区域,磁场的磁感应强度应不大于多少?
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(1)求电场强度大小及粒子经过P点时的速度大小和方向;
(2)为使粒子从AC边界射出磁场,磁感应强度应满足什么条件;
(3)为使粒子射出磁场区域后不会进入电场区域,磁场的磁感应强度应不大于多少?
更新时间:2019-05-24 10:16:29
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐1】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
。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7ee31829d0d4d5f779a957d7df8058ab.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e170f206fdbbd834aad7580c727e2cc6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b52b4f24969673c863b5aff4fb6751ce.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cf231f8f86fb922df4ca0c87f044cec3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c95b6be4554f03bf496092f1acdfbb89.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0c88d9142df6ba8e43c1a93bd04a1362.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/294f5ba74cdf695fc9a8a8e52f421328.png)
(1)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e170f206fdbbd834aad7580c727e2cc6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54015ff5b49e3283901da1291b6b921d.png)
(2)II区域内圆形磁场区域的最小面积
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/494f173fed024b28d9e2bc7a96362d3d.png)
(3)III场区沿x轴方向的可能宽度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5c02bc0c74292b1e8f395f90935d3174.png)
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较难
(0.4)
【推荐2】如图所示,在空间坐标系
区域中有竖直向上的匀强电场E1,在一、四象限的正方形区域CDEF内有方向如图所示的正交的匀强电场E2和匀强磁场B。已知CD=2L,OC=L,E2=4E1。在x轴上有一质量为m、电量为+q的金属a球以速度v0沿x轴向右匀速运动,并与静止在坐标原点O处用绝缘细支柱支撑的(支柱与b球不粘连、无摩擦)质量为2m、不带电金属b球发生完全弹性碰撞。若a、b球体积大小、材料相同且都可视为点电荷,碰后电荷总量均分,重力加速为g,不计a、b球间的静电力,不计a、b球产生的场对电场、磁场的影响。求:
(1)碰撞后,a、b球的速度va、vb的大小;
(2)碰撞后,a球经时间
运动到某点P的位置坐标(xp,yp);
(3)碰撞后要使b球从CD边界射出,磁感应强度B的取值范围。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9e541ea2f855f981c96207070683d388.png)
(1)碰撞后,a、b球的速度va、vb的大小;
(2)碰撞后,a球经时间
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cd895cacf01da7cc6b5fb302cf16a86a.png)
(3)碰撞后要使b球从CD边界射出,磁感应强度B的取值范围。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/26/315043a2-4c42-4c4f-a04d-4cd1990207eb.png?resizew=313)
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,极板A、B、K、P连入电路,极板P、K,A、B之间分别形成电场,已知电源的电压恒为E=300 V,电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,A、B两极板长L=6.0×10–2 m,电荷量q=–1.6×10–18 C、质量m=1.0×10–29 kg,从极板K中心经P、K间电场加速后,沿A、B中线进入电场中发生偏转,恰好从B板的右边缘飞出.(极板间电场可视为匀强电场且不考虑极板边缘效应,不计粒子重力)求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/1/21/1625934424244224/1625934424481792/STEM/93f8990d-781e-4c27-9497-a6174f0b08fd.png?resizew=197)
(1)极板P、K之间电压UPK,A、B之间电压UAB;
(2)粒子刚进入偏转极板A、B时速度v0;
(3)两极板A、B的间距d.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/1/21/1625934424244224/1625934424481792/STEM/93f8990d-781e-4c27-9497-a6174f0b08fd.png?resizew=197)
(1)极板P、K之间电压UPK,A、B之间电压UAB;
(2)粒子刚进入偏转极板A、B时速度v0;
(3)两极板A、B的间距d.
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,空间中有三个同心圆L、M、N,半径分别为R、3R、
图中区域Ⅰ、Ⅲ中有垂直纸面向外的匀强磁场,区域Ⅱ中有沿圆心向外的辐向电场,AOB为电场中的一条电场线,AO和OB间电压大小均为U,a、b两个粒子带电量分别为
、
,质量均为m,从O点先后由静止释放,经电场加速后进入磁场,加速时间分别为t1、t2,a进入Ⅰ区域后从距入射点四分之一圆弧的位置第一次离开磁场,b进入Ⅲ区域后恰好未从外边界离开磁场,不计粒子重力,求:
(1)a粒子进入磁场时的速度v的大小;
(2)Ⅰ区域中磁感应强度
的大小;
(3)Ⅰ、Ⅲ磁感应强度的比值
;
(4)为使两个粒子尽快相遇,两个粒子释放的时间间隔
为多少。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/27202506d3b538372f687485cc5b6633.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0363d58ecc0cdfbe3464076b8820e011.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/56b2087eadbbd0dab72b7483b9181585.png)
(1)a粒子进入磁场时的速度v的大小;
(2)Ⅰ区域中磁感应强度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97c01fdc7bc471af0b264a04aef0823e.png)
(3)Ⅰ、Ⅲ磁感应强度的比值
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/566440c84cb2da1a929890df1097f91e.png)
(4)为使两个粒子尽快相遇,两个粒子释放的时间间隔
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d8a4958df52dd9f9cba15f4d1675fc6d.png)
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,半径R = 0.2m的圆形区域内有垂直于纸面向内的匀强磁场,磁感应强度B = 0.5T,在虚线右侧(虚线与圆相切)有水平向右的匀强电场E,位于a点的粒子源可以在纸面各个方向以速度v = 2 × 106m/s发射带负电的粒子,某粒子P从a点沿ao方向(ao方向与电场左边界平行)射入磁场,正好在b点沿ob方向(ob与电场方向平行)进入电场,电场强度E = 1.0 × 107N/C,某粒子Q如图所示,从a点以与ao成60°角方向射入磁场。求:(不计粒子重力)
(1)求粒子的比荷;
(2)粒子Q进入电场前在磁场中运动的时间;
(3)粒子Q从a出发到最后离开场的总时间。
(1)求粒子的比荷;
(2)粒子Q进入电场前在磁场中运动的时间;
(3)粒子Q从a出发到最后离开场的总时间。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/6/2630286404665344/2630518070681600/STEM/1fb52691-6773-4456-80c7-beea278e5220.png?resizew=250)
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】某种质谱仪由偏转电场和偏转磁场组成,其示意图如图所示,整个装置处于真空中。偏转电场的极板水平放置,极板长度和间距均为
。在偏转电场右侧适当位置有一夹角为
的足够大扇形区域
,区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场,区域的
边与偏转极板中心轴线
垂直,扇形圆心
点与轴线
的距离为d。现有大量正离子(单个离子质量为
、电荷量为
)连续不断地以速度
沿轴线
射入偏转电场。当偏转电压为0时,离子均能垂直扇形区域的
边射出磁场;若在两极板间加峰值为
的正弦式电压,则所有离子经过磁场偏转后都能经过磁场外同一点(图中未画出)。若仅考虑极板间的电场,离子在电场中运动的时间远小于两极板间所加交变电压的周期,不计离子的重力和离子间的相互作用,求:(可能用到的数学公式:
)
(1)偏转磁场的磁感应强度;
(2)离子在通过偏转电场的过程中动量变化量的最大值;
(3)离子在偏转磁场中运动的最长时间与最短时间的差值;
(4)扇形区域的
边与极板右端的距离。
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/abd13974aebe38eb2a1d744a01ea5aa5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/411461db15ee8086332c531e086c40c7.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9aa8a716a31b0f51b70fdf9bdb257909.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6f58888df91890a19a1aa7511d19703f.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9f0009063fe00277645aff1be6e32471.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cb7a3e349a3d4863ebed05043777f41b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1c8b8ee28cf91c5976d074d233c941f3.png)
(1)偏转磁场的磁感应强度;
(2)离子在通过偏转电场的过程中动量变化量的最大值;
(3)离子在偏转磁场中运动的最长时间与最短时间的差值;
(4)扇形区域的
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,在y轴右侧0≤y≤d区域有竖直向下的匀强电场,场强为
,在d≤y≤3d区域内有垂直纸面向里的匀强磁场。带电粒子以速度v0从坐标原点沿x轴方向进入电场区域,且粒子在磁场区域中的运动轨迹恰好与直线y=3d相切,粒子第一次返回x轴上的点记为S点(图中未画出)。
(1)求带电粒子进入磁场的速度;
(2)求S点到O点的距离;
(3)若磁感应强度的大小可以改变,粒子离开O点后,经n(n>1)次磁偏转仍过S点。求磁感应强度的可能值。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8d9717dc97693892211c7c707f718528.png)
(1)求带电粒子进入磁场的速度;
(2)求S点到O点的距离;
(3)若磁感应强度的大小可以改变,粒子离开O点后,经n(n>1)次磁偏转仍过S点。求磁感应强度的可能值。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/5/24/2986184101527552/2986369075101696/STEM/55add553-fe6e-4bf9-bdc7-ed79ef8d5cc8.png?resizew=194)
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较难
(0.4)
【推荐2】如图所示,在
坐标平面上,第一、二象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场,第四象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均相等。第三象限存在着方向沿
轴正方向的匀强电场,电场强度大小为
。在坐标点(
,
)处有一质量为
、电荷量为
的正电粒子,以初速度
沿着平行
轴负方向射入匀强电场,之后粒子进入磁场且在磁场运动过程中恰好不再返回电场,忽略粒子重力。求:
(1)粒子第一次进入磁场时的速度
;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)现将一块长为
的薄板放置在
轴上,其下表面涂荧光粉(粒子接触到荧光粉会被吸收且出现荧光),板中心点在横坐标
处,现仅将第四象限的磁感应强度大小变为原来的
倍(
>1),当
满足什么条件时,板的下表面会出现荧光点。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7795aec93c2c7ac2fd93e6747ca6516c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d053b14c8588eee2acbbe44fc37a6886.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2a30f3a8b673cc28bd90c50cf1a35281.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c95b6be4554f03bf496092f1acdfbb89.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1ebbae916eb1216165ae05f04bb8109b.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/35996bcca5a9b0f43471cd1d7be0096c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/81dea63b8ce3e51adf66cf7b9982a248.png)
(1)粒子第一次进入磁场时的速度
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(2)磁感应强度B的大小;
(3)现将一块长为
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/81dea63b8ce3e51adf66cf7b9982a248.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d1c43bb1cd1e2ca3c50b6acbbbfaadba.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f0a532e15e232cb4b99a8d4d07c89575.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f0a532e15e232cb4b99a8d4d07c89575.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f0a532e15e232cb4b99a8d4d07c89575.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/15/889c7751-b0ca-4aff-a154-7100b0212ad2.png?resizew=417)
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,虚线框内为某两级串列加速器原理图,abc为长方体加速管,加速管底面宽度为d,加速管的中部b处有很高的正电势,a、c两端均有电极接地(电势为零),加速管出口c右侧距离为d处放置一宽度为d的荧光屏.现让大量速度很小(可认为初速度为零)的负一价离子(电荷量为-e)从a端进入,当离子到达b处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离,成为三价正离子(电荷量为+3e),而不改变其速度大小.这些三价正离子从c端飞出后进入与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中,其中沿加速管中轴线进入的离子恰能打在荧光屏中心位置,离子质量为m,不计离子重力及离子间相互作用力.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/15/1687598114471936/1693207950680064/STEM/30ee7314-242d-4551-9bbf-f0c5986b3493.png?resizew=273)
(1) 求离子在磁场中运动的速度v的大小.
(2) 求a、b两处的电势差U.
(3) 实际工作时,磁感应强度可能会与设计值B有一定偏差,若进入加速器的离子总数为N,则磁感应强度为0.9B时有多少离子能打在荧光屏上?
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/15/1687598114471936/1693207950680064/STEM/30ee7314-242d-4551-9bbf-f0c5986b3493.png?resizew=273)
(1) 求离子在磁场中运动的速度v的大小.
(2) 求a、b两处的电势差U.
(3) 实际工作时,磁感应强度可能会与设计值B有一定偏差,若进入加速器的离子总数为N,则磁感应强度为0.9B时有多少离子能打在荧光屏上?
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