如图所示,两块平行金属极板MN水平放置,板长L=1m,间距d=m,在平行金属板右侧依次存在ABC和FGH两个全等的正三角形区域,正三角形ABC内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1,三角形的上顶点A与上金属板M平齐,BC边与金属板平行,AB边的中点P恰好在下金属板N的右端点;正三角形FGH内存在垂直纸面向外的匀强磁场B2,已知A、F、G处于同一水平线上,B、C、H也处于同一直线上,AF两点距离为m.现从平行金属极板MN左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电粒子,由P点垂直AB边进入磁场,磁感应强度,粒子质量m=3×10-10kg,带电量q=+1×10-4C,初速度v0=1×105m/s.求:
(1)两金属板间电压UMN?
(2)粒子从飞入电场到刚要进入磁场区域B2经过的时间
(3)接第(2)问,若要使带电粒子由FH边界进入FGH区域并能再次回到FH界面,求B2至少应为多大?
(1)两金属板间电压UMN?
(2)粒子从飞入电场到刚要进入磁场区域B2经过的时间
(3)接第(2)问,若要使带电粒子由FH边界进入FGH区域并能再次回到FH界面,求B2至少应为多大?
更新时间:2019-12-18 22:41:00
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【推荐1】如图所示,两平行正对水平放置的金属板通过导线与两平行金属导轨连接,金属板间距和板长均为,导轨间距为,导轨右端接入阻值为的定值电阻,导轨电阻不计.导轨某部分存在垂直导轨平面、方向相反的连续磁场区域Ⅰ、Ⅱ,它们宽度相同,磁感应强度大小均为.阻值为的导体棒垂直导轨,与导轨保持良好接触,在外力作用下保持匀速直线运动。
(1)导体棒刚进入磁场区域Ⅰ时,从上极板中间小孔竖直向下射入一带正电小球,质量为,电荷量为球刚好能做匀速运动,同时从金属板左端的点沿极板间中心线平行于极板射入另一带正电小球,质量为,电荷量为,经过一段时间两球在下极板中间小孔处相遇,金属棒还在磁场Ⅰ区.已知重力加速度为,忽略电容器边缘效应以及充放电时间、两小球之间的静电力.求:①小球的速度大小;②导体棒的速度大小;
(2)如果导体棒还以速度运动,刚进入磁场区域Ⅰ时,从点沿极板间中心线平行于极板射入一电子,在离开磁场区域Ⅱ时电子恰好运动到处,速度方向平行于极板,求电子射入时速度的大小.已知元电荷为,电子的质量为,不计电子的重力。
(1)导体棒刚进入磁场区域Ⅰ时,从上极板中间小孔竖直向下射入一带正电小球,质量为,电荷量为球刚好能做匀速运动,同时从金属板左端的点沿极板间中心线平行于极板射入另一带正电小球,质量为,电荷量为,经过一段时间两球在下极板中间小孔处相遇,金属棒还在磁场Ⅰ区.已知重力加速度为,忽略电容器边缘效应以及充放电时间、两小球之间的静电力.求:①小球的速度大小;②导体棒的速度大小;
(2)如果导体棒还以速度运动,刚进入磁场区域Ⅰ时,从点沿极板间中心线平行于极板射入一电子,在离开磁场区域Ⅱ时电子恰好运动到处,速度方向平行于极板,求电子射入时速度的大小.已知元电荷为,电子的质量为,不计电子的重力。
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【推荐2】电势和场强是静电场中两个非常重要的物理量,分别反映了电场力的性质和能的性质,同时这两个物理量的建立为我们解决很多问题提供了方便。
(1)若空间中分布的电场为非匀强电场。如图1所示为该电场的一条电场线,场强方向从a到b,a和b两点的电势分别为φa和φb。现将一个电量为q的正试探电荷由a处移至b处,则电场力做功W为多少?
(2)如图2所示,在平面直角坐标系中,存在方向平行于坐标平面的匀强电场(图中未画出), 在第一象限内有一块挡板ab,其中a点坐标为(0,L), b点坐标为 。选取坐标原点O处的电势为0,则a点的电势为-φ(φ>0), b点的电势为。在坐标原点O处有一个粒子源,可在坐标平面内沿电势为O的等势线向两相反方向发射不同速度的同种粒子,粒子质量均为m、电荷量均为q(q>0),不计粒子重力及粒子间的相互作用力。
A.求匀强电场的电场强度;
B.为使打在挡板上的粒子的动能增量最大,该粒子入射的速度应为多大?
(1)若空间中分布的电场为非匀强电场。如图1所示为该电场的一条电场线,场强方向从a到b,a和b两点的电势分别为φa和φb。现将一个电量为q的正试探电荷由a处移至b处,则电场力做功W为多少?
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【推荐3】中科院高能物理研究所利用电场约束带电粒子的运动,其简化模型如图1所示,在平面内的第一象限和第四象限加一沿轴正方向的匀强电场(未知),一粒子发射源固定在坐标原点,该装置可以沿轴正方向发射质量为、电荷量为的粒子,粒子的初速度均为,刚好能过第一象限内的点,已知点的横坐标为,不计重力及粒子间的相互作用。
(1)已知粒子过点时速度为,求匀强电场的场强大小和点的纵坐标;
(2)若将原来的匀强电场替换为另一交变电场,如图2所示,场强为正值时表示电场方向沿轴正方向,题干中其他条件均不变,时刻从坐标原点射出的粒子仍能过点,求图2中与的比值;
(3)如图3所示,在处放置一垂直于轴、可吸收带电粒子的挡板,并在第一和第四象限内加如图2所示的交变电场,图3中两条虚线的纵坐标为在至时间内从坐标原点沿轴正方向连续发射粒子,粒子的初速度均为,求在哪个时间范围内发射出的粒子,运动轨迹始终在图3中两条虚线之间(含虚线),并求出这些粒子落在挡桩上的纵坐标范围。
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【推荐1】如图,一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面(纸面).在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域,在圆上的b点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直.圆心O到直线的距离为.现将磁场换为平等于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域,也在b点离开该区域.若磁感应强度大小为B,不计重力,求电场强度的大小.
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(0.4)
【推荐2】如图所示,两平行金属板水平放置,上极板带正电,下极板带负电,板间距离为d,板长为。一质量为m,带电量为q的正粒子(不计重力)贴近上极板左边缘以初速度v0垂直进入电场,恰好从下极板右边缘飞出电场。经过一段时间后,粒子进入一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域(图中没有画出),离开磁场时速度恰好水平向右。求:
(1)粒子离开电场时的速度v的大小及方向;
(2)平行金属板间的电压U;
(3)圆形磁场区域的最小面积。
(1)粒子离开电场时的速度v的大小及方向;
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(3)圆形磁场区域的最小面积。
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【推荐3】实验中经常利用电磁场来改变带电粒子运动的轨迹.如图所示,氕、氘、氚三种粒子同时沿直线在纸面内通过电场强度为E、磁感应强度为B的复合场区域.进入时氕与氘、氘与氚的间距均为d,射出复合场后进入y轴与MN之间(其夹角为θ)垂直于纸面向外的匀强磁场区域Ⅰ,然后均垂直于边界MN射出.虚线MN与PQ间为真空区域Ⅱ且PQ与MN平行.已知质子比荷为,不计重力.
(1)求粒子做直线运动时的速度大小v;
(2)求区域Ⅰ内磁场的磁感应强度B1;
(3)若虚线PQ右侧还存在一垂直于纸面的匀强磁场区域Ⅲ,经该磁场作用后三种粒子均能汇聚于MN上的一点,求该磁场的最小面积S和同时进入复合场的氕、氚运动到汇聚点的时间差△t.
(1)求粒子做直线运动时的速度大小v;
(2)求区域Ⅰ内磁场的磁感应强度B1;
(3)若虚线PQ右侧还存在一垂直于纸面的匀强磁场区域Ⅲ,经该磁场作用后三种粒子均能汇聚于MN上的一点,求该磁场的最小面积S和同时进入复合场的氕、氚运动到汇聚点的时间差△t.
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【推荐1】如图1所示,间距为d的平行导体板M、N间有垂直纸面向里的匀强磁场和沿纸面向下的匀强电场(未画出),平行板右侧上方、下方分别放有足够长的绝缘收集板、,右侧偏转区内有垂直纸面向里的匀强磁场。有大量质量为m、电荷量为q的正电粒子以不同速度沿平行板轴线射入,其中速度为的粒子恰能沿轴线运动并从点进入偏转区,已知,,不计粒子重力。
(1)求板M、N间的电压;
(2)若仅将磁场的右边界向左移动(如图2所示),求速度为的粒子打在收集板上的点到点的竖直距离;
(3)若将两收集板、水平向右移动,在平行板右侧放置一可上下移动的挡板ef,其上边缘e自M板附近开始缓慢向下移,当e下移距离为时(如图3所示),恰好有粒子打到收集板右侧,此时粒子的落点到点的竖直距离为2d,求对应粒子沿轴线入射时的初速度大小v(已知从e上方进入磁场的粒子的速度方向均与轴线成锐角向上)。
(1)求板M、N间的电压;
(2)若仅将磁场的右边界向左移动(如图2所示),求速度为的粒子打在收集板上的点到点的竖直距离;
(3)若将两收集板、水平向右移动,在平行板右侧放置一可上下移动的挡板ef,其上边缘e自M板附近开始缓慢向下移,当e下移距离为时(如图3所示),恰好有粒子打到收集板右侧,此时粒子的落点到点的竖直距离为2d,求对应粒子沿轴线入射时的初速度大小v(已知从e上方进入磁场的粒子的速度方向均与轴线成锐角向上)。
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【推荐2】如图所示,为研究带电粒子在电场和磁场中的运动情况,在纸面内建立xOy坐标系。在第二象限存在沿y轴负方向、场强大小为E的匀强电场。在该电场区域内存在一连续分布的曲线状离子源,它们可沿x轴正方向持续发射质量均为m、电荷量均为+q、速度大小均为v的离子,且离子源纵坐标的区间为。在x轴的下方存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,在该磁场区域内有一足够长的探测板平行x轴放置,它与x轴的距离b可调。已知所有离子均能经过坐标原点O并射入磁场区域,速度大小为v的离子在磁场中做圆周运动的半径为R,不计离子重力及离子间相互作用力。
(1)求离子源所在曲线的曲线方程;
(2)求经过O点的最大速度;若,离子打在探测板上的区域长度s;
(3)若离子源发射的离子按y坐标均匀分布,求探测板的收集率与b的函数关系(关系式中字母仅含R、b)。
(1)求离子源所在曲线的曲线方程;
(2)求经过O点的最大速度;若,离子打在探测板上的区域长度s;
(3)若离子源发射的离子按y坐标均匀分布,求探测板的收集率与b的函数关系(关系式中字母仅含R、b)。
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名校
【推荐3】如图甲所示,平行板电容器板长为L、间距离为d,虚线PO为两板间的中轴线。质量为m、电荷量为e的电子源从平行金属板之外的P点(无穷远处)沿虚线PO方向以初速度v0均匀持续射入。两板间加上如图乙所示的电压Uab(U未知),T=。平行板电容器右侧有一方向垂直纸面向里的匀强磁场,MN为其左边界,磁感应强度为B=,磁场中放置一半径为d/16的圆柱ed 形金属圆筒,圆心O到MN的距离OO1=3d/16,圆筒轴线与磁场平行,圆筒用导线通过一个电阻r0接地.已知t=0时刻射入的电子刚好打不到极板,不计电子的重力以及电子间的相互作用力,忽略平行金属板之外的电场。
(1)求U的大小(用不含T的表达式表示);
(2)最初金属圆筒不带电,求能够打到圆筒上的电子占发射的电子百分比η;
(3)不考虑MN左右电场的相互影响,当圆筒上电量达到相对稳定时,测量到通过电阻r0的电流恒为I,求此时电子到达圆筒时速度v和金属圆筒的发热功率P.(取无穷远处或大地电势为零).
(1)求U的大小(用不含T的表达式表示);
(2)最初金属圆筒不带电,求能够打到圆筒上的电子占发射的电子百分比η;
(3)不考虑MN左右电场的相互影响,当圆筒上电量达到相对稳定时,测量到通过电阻r0的电流恒为I,求此时电子到达圆筒时速度v和金属圆筒的发热功率P.(取无穷远处或大地电势为零).
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