如图所示,真空中有一半径r=0.5 m的圆形磁场区域,圆与x轴相切于坐标原点O,磁场的磁感应强度大小B=2×10-3 T,方向水平向里,在x1=0.5 m到x2=1.0 m区域内有一个方向竖直向下的匀强电场,电场强度E=2.0×103 N/C.在x=2.0 m处有竖直放置的一足够大的荧光屏.现将比荷为=1×109 C/kg的带负电粒子从O点处射入磁场,不计粒子所受重力.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)若粒子沿y轴正方向射入,恰能从磁场与电场的相切处进入电场,求粒子最后到达荧光屏上位置的y的坐标.
(2)若粒子以(1)问中相同速率从O点与y轴成37°角射入第二象限,求粒子到达荧光屏上位置的y坐标.
如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y=-2h处的P3点.不计重力,求:
(1)电场强度的大小;
(2)粒子到达P2时速度的大小和方向;
(3)磁感应强度的大小.
(12 分)在平面直角坐标系xoy中,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以一定的初速度垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,已知ON=d,如图所示.不计粒子重力,求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R;
(2)粒子在M点的初速度的大小;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.
如图所示,两平行板AB之间存在垂直纸面向里的匀强磁场,两板之间距离及板长均为d。一质子以速度v0从A板中点O垂直A板射入磁场,为使质子能从两板间射出,试求磁感应强度大小的范围。(已知质子的电荷量为e,质量为m)
如图,静止于A处的离子,经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器,从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场,电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐射分布的电场,已知圆弧虚线的半径为R,其所在处场强为E、方向如图所示;离子质量为m、电荷量为q;、,离子重力不计。
(1)求加速电场的电压U;
(2)若离子恰好能打在Q点上,求矩形区域QNCD内匀强电场场强E0的值;
(3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场,换为垂直纸面向里的匀强磁场,要求离子能最终打在QN上,求磁场磁感应强度B的取值范围。
如图所示,在真空中,半径为R的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离为R,板长为2R,板的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上,有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子,以速度vo从圆周上的a点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场,当从圆周上的O1点飞出磁场时,给M、N板加上如图b所示电压,最后粒子刚好以平行于N板的速度,从N板的边缘飞出(不计粒子重力)。
(1)求磁场的磁感应强度B;
(2)求交变电压的周期T和电压UO的值;
(3)若时,该离子从MN板右侧沿板的中心线,仍以速度vo射入M、N之间,求粒子从磁场中射出的点到a点的距离。
如图所示,真空室内存在宽度为d=8cm的匀强磁场区域,磁感应强度B=0.332T,磁场方向垂直于纸面向里;ab、cd足够长,cd为厚度不计的金箔,金箔右侧有一匀强电场区域,电场强度E=3.32×105N/C,方向与金箔成37°角。紧挨边界ab放一点状α粒子放射源S,可沿纸面向各个方向均匀放射初速率均为v=3.2×106m/s的α粒子,已知α粒子的质量m=6.64×10-27kg,电荷量q=3.2×10-19C。求:
⑴α粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径R;
⑵金箔cd被α粒子射中区域的长度L;
⑶设打在金箔上d端离cd中心最远的α粒子沿直线穿出金箔进入电场,在电场中运动通过N点,SN⊥ab且SN=40cm,则此α粒子从金箔上穿出时,损失的动能ΔEk为多少?
某高中物理课程基地拟采购一批实验器材,增强学生对电偏转和磁偏转研究的动手能力,其核心结构原理可简化为题图所示.AB、CD间的区域有竖直向上的匀强电场,在CD的右侧有一与CD相切于M点的圆形有界匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.一带正电粒子自O点以水平初速度正对P点进入该电场后,从M点飞离CD边界,再经磁场偏转后又从N点垂直于CD边界回到电场区域,并恰能返回O点.已知OP间距离为,粒子质量为,电荷量为,电场强度大小,粒子重力不计.试求:
(1)粒子从M点飞离CD边界时的速度大小;
(2)P、N两点间的距离;
(3)磁感应强度的大小和圆形有界匀强磁场的半径.
如图所示的平面直角坐标系xoy,在第Ⅰ象限内有平行于轴的匀强电场,方向沿y正方向;在第Ⅳ象限的正三角形区域内有匀强电场,方向垂直于xoy平面向里,正三角形边长为L,且边与y轴平行。一质量为、电荷量为q的粒子,从y轴上的点,以大小为的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与y轴负方向成45°角,不计粒子所受的重力。求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达点时速度的大小和方向;
(3)区域内磁场的磁感应强度的最小值。
图为可测定比荷的某装置的简化示意图,在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=2.0×10-3T,在x轴上距坐标原点L=0.50m的P处为离子的入射口,在y上安放接收器,现将一带正电荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率从P处射入磁场,若粒子在y轴上距坐标原点L=0.50m的M处被观测到,且运动轨迹半径恰好最小,设带电粒子的质量为m,电量为q,不计重力。
(1)求上述粒子的比荷;
(2)如果在上述粒子运动过程中的某个时刻,在第一象限内再加一个匀强电场,就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动,求该匀强电场的场强大小和方向,并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场;
(3)为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子,在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内,求此矩形磁场区域的最小面积,并在图中画出该矩形。
如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于纸面向里。X轴下方有一匀强电场,电场强度为E、方向与y轴的夹角θ=45°且斜向上方。现有一质量为m电量为q的正离子,以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场,该离子在磁场中运动一段时间后从x轴上的C点(图中未画出)进入电场区域,离子经C点时的速度方向与电场方向相反。 不计离子的重力,设磁场区域和电场区域足够大, 求:
(1)C点的坐标;
(2)离子从A点出发到第三次穿越x轴时的运动时间;
(3)回答:离子从第三次过x轴到第四次过x轴的过程在做什么运动。并大致画出离子前四次穿越x轴在磁场和电场区域中的运动轨迹。
如图甲所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴方向的匀强电场,其电场强度大小和方向随时间变化的关系如图乙所示,现有质量为m,带电量为e的电子(不计重力)不断的从原点O以速度v0沿x轴正方向射入电场,问
(1)若要电子飞出电场时速度方向仍然沿x轴方向,则电场变化的周期必须满足何条件?
(2)若要电子从图中的A点沿x轴飞出,则电子应该在什么时刻进入电场?
(3)若在电场右侧有一个以点(3L,0)为圆心,半径为L的圆形磁场区域,且满足,则所有能进入磁场的电子将从何处飞出磁场?
如图所示,在y轴左侧有一匀强电场,场强大小为E,方向与x轴平行且沿x轴正向,在y轴右侧有一匀强磁场,方向垂直纸面向外。现将一挡板放在第二象限内,其与x、y轴的交点M、N到坐标原点的距离均为2L。有一质量为m电荷量为q(q >0)的粒子在第二象限内从距x轴为L、y轴为4L的P点由静止释放(不计重力),粒子与挡板碰后电荷量不变,速度大小不变方向变为沿y轴正向,当粒子第一次到达y轴时电场消失。求:
(1)粒子第一次到达y轴时距坐标原点多远?
(2)若使粒子再次打到档板上,磁感应强度的大小的取值范围?
在如图所示的平面直角坐标系中存在一个半径R=0.2 m的圆形匀强磁场区域,磁感应强度B=1.0 T,方向垂直纸面向外,该磁场区域的右边缘与坐标原点O相切.y轴右侧存在电场强度大小为E=1.0×104 N/C的匀强电场,方向沿y轴正方向,电场区域宽度L=0.1 m.现从坐标为(-0.2 m,-0.2 m)的P点发射出质量m=2.0×10-9 kg、带电荷量q=5.0×10-5C的带正电粒子,沿y轴正方向射入匀强磁场,速度大小v0=5.0×103 m/s.重力不计.
(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标;
(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m,-0.05 m)的点回到电场,可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场,试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积.