如图,在区域I分布有沿-y方向的匀强电场,场强大小为为E,区域II分布有垂直xoy向里的匀强磁场,磁感应强度为B,两区宽度相同,有一个质子从I区的左侧垂直边界入射,恰好垂直II区右边界射出,求质子的入射速度。
如图所示,左侧为粒子加速器,A中产生粒子的速度从0到某一很小值之间变化,粒子的质量为m,电荷量为q(q>0),经过电压U加速,穿过狭缝S1进入中间的速度选择器。选择器中的电场强度为E0,磁感应强度为B0。粒子穿过狭缝S2进入右侧的粒子偏转区,最后要求落到屏上的P点。已知偏转区宽度为L,P点离O点的距离为L/2,不计重力。
(1)求粒子刚进入狭缝S1时速度v1的大小(不计粒子在A中的速度);
(2)求粒子通过速度选择器刚进入狭缝S2时速度v2的大小;
(3)请你提出一种简单方案,使粒子在偏转区内从S2飞入恰好能打到屏上的P点。
要求:①在答卷图上的粒子偏转区内画出示意图(注意规范);②求出你所用方案中涉及到的一个最关键的物理量的大小。
(8分)如图所示,直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场.一电子(质量为m、电荷量为e),以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中,求:
(1)电子从磁场中射出时距O点多远;
(2)电子在磁场中运动的时间为多少.
如图所示,在竖直平面内有一边界半径为R的圆形匀强磁场区域,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.一质量为m、电量为q的负点电荷从圆边缘的P点沿直径方向进入匀强磁场中,射出磁场时速度方向偏转了60°.不计点电荷的重力.
(1)求点电荷速度υ的大小?
(2)如果点电荷速度大小不变,以不同方向从P点进入圆形匀强磁场区域,点电荷在磁场中运动时间不同,求点电荷在磁场中运动的最长时间?
如图所示,在矩形ABCD区域内,对角线BD以上的区域存在平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),AD边长为L,AB边长为2L.一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子(重力不计)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场(图中未画出),求:
(1)电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向;
(2)磁场的磁感应强度B的大小和方向.
在边长为2a的正△ABC内存在垂直纸面向里的磁感强度为B的匀强磁场,有一带正电q,质量为m的粒子从距A点的D点垂直AB方向进入磁场,如下图所示,求:
(1)粒子速率应满足什么条件,粒子能从AB间射出;
(2)粒子速率应满足什么条件,粒子能从AC间射出。
如图所示,一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场,在ad边中点O,方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角θ = 30°、大小为v0的带正电粒子,已知粒子质量为m,电荷量为q,ad边长为L,ab边足够长,粒子重力不计,求:
(1)粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围.
(2)设带电粒子不受上述v0大小范围的限制,求粒子在磁场中运动的最长时间.
如图所示,x轴上方有一匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于纸面向里,大小为B,x轴下方有一匀强电场,电场强度的大小为E,方向与y轴的夹角θ为450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,该离子经C点时的速度方向与x轴夹角为450. 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)离子第四次穿越x轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角(求出正切值即可)
如图所示,两个同心圆,半径分别为r和2r,在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.圆心O处有一放射源,放出粒子的质量为m,带电荷量为q,假设粒子速度方向都和纸面平行, 不计粒子重力。
(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向,OA与初速度方向夹角为60°,要想使该粒子经过磁场第一次通过A点,则初速度的大小是多少?
(2)要使粒子不穿出环形区域,则粒子的初速度不能超过多少?
如图所示,匀强磁场宽L="30" cm,B=3.34×10-3 T,方向垂直纸面向里.设一质子以v=1.6×105 m/s 的速度垂直于磁场B的方向从小孔C射入磁场,然后打到照相底片上的A点. 试求:
(1)质子在磁场中运动的轨道半径r;
(2)A点距入射线方向上的O点的距离H;
(3)质子从C孔射入到A点所需的时间t.(质子的质量为1.67×10-27 kg;质子的电荷量为1.6×10-19 C)
真空区域有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向如图所示,MN、PQ是磁场的边界.质量为m、电荷量为+q的粒子沿着与MN夹角为θ=60°的方向垂直射入磁场中,粒子不能从PQ边界射出磁场(不计粒子重力的影响),求:
(1)粒子射入磁场的速度大小范围.
(2)若粒子刚好不能从PQ边飞出时在磁场中运动的时间.
如图所示,竖直放置的平行金属板A、B中间开有小孔,小孔的连线沿水平放置的平行金属板C、D的中轴线,某时刻粒子源P发出一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子(初速度不计),粒子在A、B间被加速后,进入金属板C、D之间.A、B间的电压UAB =Uo,C、D间的电压UCD=2Uo/3,金属板C、D长度为L,间距d=L/3.在金属板C、D右侧有一个环形带磁场,其圆心与金属板C、D的中心O点重合,内圆半径R1=L/3,磁感应强度的大小B0 =,磁感应强度的方向垂直于纸面向内,磁场内圆边界紧靠金属板C、D右端,粒子只在纸面内的运动,粒子的重力不计.
(1)求粒子离开偏转电场时在竖直方向上偏移的距离;
(2)若粒子不能从环形带磁场的右侧穿出,求环形带磁场的最小宽度.
(3)在环形带磁场最小宽度时,求粒子在磁场中运动的时间
在竖直平面内,以虚线为界分布着如右图所示的匀强电场和匀强磁场,其中匀强电场的方向竖直向下,大小为E;匀强磁场的方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B.虚线与水平线之间的夹角为θ=45°,一个带负电荷的粒子在O点以速度v0水平射入匀强磁场,已知带电粒子所带的电荷量为q,质量为m(重力忽略不计,电场、磁场区域足够大).求:
(1)带电粒子第1次通过虚线时距O点的距离;
(2)带电粒子从O点开始到第3次通过虚线时所经历的时间;
(3)带电粒子第4次通过虚线时距O点的距离.
在以坐标原点 O为圆心、半径为 r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示。 一个不计重力的带电粒子从磁场边界与 x轴的交点 A处以速度 v沿负x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与 y轴的交点 C处沿正y方向飞出。
(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q/m ;
(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为,该粒子仍从 A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角,求磁感应强度多大?此次粒子在磁场中运动所用时间 t是多少?
如图所示,竖直平面内的光滑倾斜轨道AB、水平轨道CD与半径r=0.5m的光滑圆弧轨道分别相切于B、C点,AB与水平面的夹角为37°,过B点垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁感应强度B=1T、方向垂直于纸面向里;过C点垂直于纸面的竖直平面右侧有电场强度E=1×104N/C、方向水平向右的匀强电场(图中未画出)。现将小物块P从倾斜轨道上A点由静止释放沿AB向下运动,运动过程中电荷量保持不变,不计空气阻力。已知物块P的质量m=0.5kg、电荷量q=+2.5×10-4C,P与水平轨道间的动摩擦因数为0.2,A、B两点间距离x=1m,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
⑴P下滑到B点的速度;
⑵P运动到C点时对圆轨道的压力;
⑶P与水平面间因摩擦而产生的热量。