.(18分)如圖所示,xoy平面內(nèi),在y軸左側(cè)某區(qū)域內(nèi)有一個方向豎直向下,水平寬度為l=×10-2m,電場強度為E=1.0×104N/C的勻強電場.在y軸右側(cè)有一個圓心位于x軸上,半徑為r=0.01m的圓形磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度B=0.01T,在坐標為x0=0.04m處有一垂直于軸的面積足夠大的熒光屏PQ。今有一束帶正電的粒子從電場左側(cè)沿+x方向射入電場,穿出電場時恰好通過坐標原點,速度大小為v=2×106m/s方向與x軸成30°角斜向下.若粒子的質(zhì)量m=1.0×10-20kg,電量為q=1.0×10-10C,試求:

(1)粒子射入電場時的位置坐標和初速度;
(2)若圓形磁場可沿軸移動,圓心O’在x軸上的移動范圍為[0.01,+∞),由于磁場位置的不同,導致該粒子打在熒光屏上的位置也不同,試求粒子打在熒光屏上的范圍。


(1)粒子沿方向進入電場后做類平拋運動,在O點將沿、方向分解得
(1分),      (2分)
粒子在電場中做類平拋運動:
                                    (2分)

  (2分)
(1分)
   (1分)
所以粒子射入電場時的坐標位置為 (2分)
(2)洛侖茲力提供向心力,則,              (2分)
由幾何關(guān)系知此時出射位置為點,軌跡如圖
熒光屏最高端的縱坐標為:      (4分)
隨著磁場向右移動熒光屏光點位置逐漸下移,當v方向與磁場圓形區(qū)域相切,此后,粒子將打在熒光屏的同一位置。其最低端的縱坐標為: (2分)
 略
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,質(zhì)量為、電荷量為的小球(視為質(zhì)點)通過長為的細線懸掛于O點,以O點為中心在豎直平面內(nèi)建立直角坐標系xOy,在第2、3象限內(nèi)存在水平向左的勻強電場,電場強度大小為 (式中為重力加速度) 。

(1)把細線拉直,使小球在第4象限與x正方向成角處由靜止釋放,要使小球能沿原路返回至出發(fā)點,的最小值為多少?
(2)把細線拉直,使小球從處以初速度豎直向下拋出,要使小球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動,則的最小值為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,帶電平行金屬板相距為2R,在兩板間半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B,兩板及其左側(cè)邊緣連線均與磁場邊界剛好相切。一質(zhì)子(不計重力)沿兩板間中心線O1O2從左側(cè)O1點以某一速度射入,沿直線通過圓形磁場區(qū)域,然后恰好從極板邊緣飛出,在極板間運動時間為t0。若僅撤去磁場,質(zhì)子仍從O1點以相同速度射入,經(jīng)時間打到極板上。

⑴求兩極板間電壓U;
⑵求質(zhì)子從極板間飛出時的速度大;
⑶若兩極板不帶電,保持磁場不變,質(zhì)子仍沿中心線O1 O2O1點射入,欲使質(zhì)子從兩板左側(cè)間飛出,射入的速度應滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在平行線.MN、PQ之間存在豎直向上的勻強電場和垂直紙面的磁場(未畫出),磁場的磁感應強度從左到右逐漸增大。一帶電微粒進入該區(qū)域時,由于受到空氣阻力作用,恰好能沿水平直線OO’通過該區(qū)域。帶電微粒所受的重力忽略不計,運動過程帶電量不變。下列判斷正確的是
A.微粒從左向右運動,磁場方向向里
B.微粒從左向右運動,磁場方向向外
C.微粒從右向左運動,磁場方向向里
D.微粒從右向左運動,磁場方向向外

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

一種稱為“質(zhì)量分析器”的裝置如圖所示。A表示發(fā)射帶電粒子的離子源,發(fā)射的粒子在加速管B中加速,獲得一定速率后于C處進入圓形細彎管(四分之一圓。,在磁場力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),然后進入漂移管道D。若粒子質(zhì)量不同、或電量不同、或速率不同,在一定磁場中的偏轉(zhuǎn)程度也不同。如果偏轉(zhuǎn)管道中心軸線的半徑一定,磁場的磁感應強度一定,粒子的電荷和速率一定,則只有一定質(zhì)量的粒子能自漂移管道D中引出。已知帶有正電荷q=1.6×10-19的磷離子質(zhì)量為m=51.1×10-27kg,初速率可認為是零,經(jīng)加速管B加速后速率為v=7.9×105m/s。求(都保留一位有效數(shù)字):
⑴加速管B兩端的加速電壓應為多大?
⑵若圓形彎管中心軸線的半徑R=0.28m,為了使磷離子自漂移管道引出,則圖中虛線所圍正方形區(qū)域內(nèi)應加磁感應強度為多大的勻強磁場?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

某空間區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場,勻強電場的電場強度為0.5N/C,一帶電量為q=+10-3C,質(zhì)量為m=3×10-5kg的油滴從高5m處落入該區(qū)域后,恰好做勻速直線運動(忽略空氣阻力的作用),求勻強磁場的磁感應強度的最小值.(重力加速度g=10m/s2)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在如圖所示的平行板器件中,電場強度E和磁感應強度B相互垂直。一帶電粒子(重力不計) 從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動,則該粒子
A.一定帶正電
B.速度
C.若速度,粒子一定不能從板間射出
D.若此粒子從右端沿虛線方向進入,仍做直線運動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

真空中有一正方形區(qū)域abcd,讓一個帶電粒子(不計重力)從a點以相同的初速度v沿ab方向射入該區(qū)域;若區(qū)域內(nèi)只有平行于ad 的勻強電場,粒子恰好從c點射出;若區(qū)域內(nèi)只有垂直于abcd平面的勻強磁場,粒子也恰好從c點射出。則勻強電場的電場強度E與勻強磁場的磁感應強度B的大小關(guān)系是
A.
B.E = vB
C.E = 2vB
D.E = 4vB
 

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,勻強電場區(qū)域和勻強磁場區(qū)域是緊鄰的且寬度相等均為d,電場方向在紙平面內(nèi),而磁場方向垂直紙面向里.一帶正電粒子從O點以速度v0沿垂直電場方向進入電場.在電場力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),從A點離開電場進入磁場,離開電場時帶電粒子在電場方向的偏移量為d,當粒子從C點穿出磁場時速度方向與進入電場O點時的速度方向一致,不計帶電粒子的重力,求:

小題1:粒子從C點穿出磁場時的速度v.
小題2:電場強度和磁感應強度的比值.

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