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1. 如图所示,在
平面的第二象限有一匀强电场,电场强度大小
可调,方向平行于
轴。第三象限有一垂直
平面向里的匀强磁场磁感应强度大小为
。电子源
在
平面内向各个方向发射速度大小不同的电子,已知电子质量为
, 电荷量为
。
轴上的
点与
点的连线垂直于
轴,
点与
点的距离为
, 不考虑电子间相互作用。
(1)
求从
发出的电子能直接到达
点的最小速度
;
(2)
若通过
点的电子在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动,求场强的大小
;
(3)
某电子与
成
角从
射出并经过
点,调整场强的大小
, 使电子最终能垂直打在
轴上,求
点到
点的距离
与场强大小
的关系。
【考点】
带电粒子在有界磁场中的运动;
【答案】
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综合题
困难
能力提升
真题演练
换一批
1. 如图所示,一个质量为
m
, 电荷量为-
q
, 不计重力的带电粒子从
x
轴上的
P
(
a
, 0)点以速度
v
沿与
x
轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于
y
轴射出第一象限,求:
(1)
匀强磁场的磁感应强度
B
;
(2)
在第一象限内的运动时间;
(3)
粒子射出磁场位置距
O
点的距离。
综合题
普通
2. 如图所示,一群电荷量为e、质量为m的电子从与y轴平行的虚线处垂直虚线射入圆形匀强磁场后均从坐标原点O进入x轴上方的匀强磁场区域,这群电子在虚线处的y坐标范围为-2R<y<0。已知圆形区域磁场和x轴上方磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反,圆形磁场区域的半径为R且与x轴相切于O点,x轴上方磁场范围足够大。在y=1.6R处放置一个长为2R且与x轴平行的荧光屏,荧光屏的中心刚好在O点正上方,不计电子重力及电子间的相互作用,求:
(1)
电子的初速度大小v
0
;
(2)
荧光屏上发光区域x坐标的范围;
(3)
打在荧光屏上的电子在进入圆形磁场时的y坐标的范围。
综合题
普通
3. 如图所示,在以
为圆心,内外半径分别为
和
的圆环区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场。一电荷量为
、质量为
的粒子从内圆上的
点射入该圆环区域,不计空气阻力及粒子重力。求:
(1)
若磁感应强度
, 粒子从
延长线与外圆的交点
以速度
射出,方向与
延长线成
角,粒子的电性及比荷
;
(2)
若粒子仍从
点沿不同方向射入磁场,速度大小为
, 要使所有粒子一定都能够从外圆射出,磁感应强度的大小
满足的条件。
综合题
困难
1. 如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为B.磁场中的水平绝缘薄板与磁场的左、右边界分别垂直相交于M、N,MN=L,粒子打到板上时会被反弹(碰撞时间极短),反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反.质量为m、电荷量为-q的粒子速度一定,可以从左边界的不同位置水平射入磁场,在磁场中做圆周运动的半径为d,且d<L,粒子重力不计,电荷量保持不变。
(1)
求粒子运动速度的大小v;
(2)
欲使粒子从磁场右边界射出,求入射点到M的最大距离d
m
;
(3)
从P点射入的粒子最终从Q点射出磁场,PM=d,QN=
,求粒子从P到Q的运动时间t.
综合题
困难
2. 如图,在平面直角坐标系
的第一象限内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的
点,以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场,设入射速度方向与y轴正方向的夹角为
。当
时,粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则( )
A.
粒子一定带正电
B.
当
时,粒子也垂直x轴离开磁场
C.
粒子入射速率为
D.
粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为
多选题
困难
3. 离子速度分析器截面图如图所示。半径为R的空心转筒P,可绕过O点、垂直xOy平面(纸面)的中心轴逆时针匀速转动(角速度大小可调),其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。转筒下方有一与其共轴的半圆柱面探测板Q,板Q与y轴交于A点。离子源M能沿着x轴射出质量为m、电荷量为-q(q>0)、速度大小不同的离子,其中速度大小为v
0
的离子进入转筒,经磁场偏转后恰好沿y轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷,不计离子的重力和离子间的相互作用。
(1)
①求磁感应强度B的大小;②若速度大小为v
0
的离子能打在Q板的A处,求转筒P角速度ω的大小;
(2)
较长时间后,转筒P每转一周有N个离子打在板Q的C处,OC与x轴负方向的夹角为θ,求转筒转动一周的时间内,C处受到平均冲力F的大小;
(3)
若转筒P的角速度小于
,且A处探测到离子,求板Q上能探测到离子的其他θ′的值(为探测点位置和O点连线与x轴负方向的夹角)。
综合题
普通