3.帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的極值問(wèn)題 (1鈥︹€�查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖所示,在空間中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其豎直邊界AB、CD的寬度為d,在邊界AB左側(cè)是豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)�,F(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子(不計(jì)重力)從P點(diǎn)以大小為v0的水平初速度射入電場(chǎng),隨后與邊界AB成45°射入磁場(chǎng)。若粒子能垂直CD邊界飛出磁場(chǎng),穿過(guò)小孔進(jìn)入如圖所示兩豎直平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中減速至零且不碰到正極板。

    (1)請(qǐng)畫(huà)出粒子上述過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡,并求出粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v;

    (2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;

    (3)求金屬板間的電壓U的最小值。

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(2013?松山區(qū)三模)如圖所示,在空間中存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其豎直邊界AB、CD的寬度為d,在邊界AB左側(cè)是豎直向下、場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng).現(xiàn)有質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子(不計(jì)重力)從P點(diǎn)以大小為v0的水平初速度射入電場(chǎng),隨后與邊界AB成45°射入磁場(chǎng).若粒子能垂直CD邊界飛出磁場(chǎng),穿過(guò)小孔進(jìn)入如圖所示兩豎直平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中減速至零且不碰到正極板.
(1)請(qǐng)畫(huà)出粒子上述過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡,并求出粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小v;
(2)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;
(3)求金屬板間的電壓U的最小值.

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豎直放置的平行金屬板M、N相距d,板間有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,從上下極板分別引出導(dǎo)線,接入由兩根光滑的平行直金屬導(dǎo)軌及頂端的定值電阻構(gòu)成的斜面,如圖.導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),斜面傾角為θ,其下方置于一垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),邊界為EF、GH.現(xiàn)有質(zhì)量為M,電阻為r的金屬導(dǎo)體棒ab,從斜面上方CD處由靜止開(kāi)始沿斜面下滑,同時(shí)有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,從M、N兩板中間左端沿中心線水平射入場(chǎng)區(qū).不計(jì)粒子重力.
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(1)在導(dǎo)體棒ab未進(jìn)入有界磁場(chǎng)前,求粒子初速度v0多大時(shí),可以垂直打在金屬板上?
(2)若導(dǎo)體棒ab進(jìn)入有界磁場(chǎng)后棒中電流大小始終不變,且以v0射入平行板MN的粒子恰好能沿中心線穿過(guò),求CD與EF的高度差h及定值電阻R.
(3)若將有界磁場(chǎng)的EF邊界略微下移,使得有界磁場(chǎng)的長(zhǎng)寬都為L(zhǎng),已知導(dǎo)體棒ab進(jìn)入有界磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2,要使其在外力F作用下勻減速直線運(yùn)動(dòng)到GH邊界時(shí)速度恰好為0,求所加外力F隨時(shí)間變化的關(guān)系式.

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如圖中(甲)所示,兩平行金屬板間有圖11(乙)所示的隨時(shí)間變化的電壓U.在金屬板右側(cè)有一左邊界為MN,右邊無(wú)界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=5×10-3T,方向垂直紙面向外.現(xiàn)有帶正電的粒子連續(xù)不斷地以速度沿兩板間的中線OO′方向平行于金屬板射入電場(chǎng)中(磁場(chǎng)邊界MN與中線OO′垂直).已知帶電粒子的荷質(zhì)比(C/kg),粒子的重力忽略不計(jì),當(dāng)每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi),電場(chǎng)可視作是恒定不變的。
   (1)在時(shí)刻射入的帶電粒子沿直線射入磁場(chǎng).求在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的
        距離.
   (2)試證明:射出電場(chǎng)的任何一個(gè)帶電粒子,進(jìn)入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)和射出磁場(chǎng)的出射點(diǎn)間
        的距離為定值.

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如圖甲所示,兩平行金屬板間接有如圖乙所示的隨時(shí)間t變化的交流電壓u,金屬板間電場(chǎng)可看做均勻、且兩板外無(wú)電場(chǎng),板長(zhǎng)L=0.2m,板間距離d=0.1m,在金屬板右側(cè)有一左邊界為MN的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN與兩板中線OO′垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=5×10-3T,方向垂直紙面向里.現(xiàn)有帶正電的粒子流沿兩板中線OO′連續(xù)射入電場(chǎng)中,已知每個(gè)粒子的速度v=105m/s,比荷=108C/kg,重力忽略不計(jì),在每個(gè)粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi),電場(chǎng)可視為恒定不變.求:
(1)垂直邊界MN進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)為了使射入電場(chǎng)的帶電粒子全部進(jìn)入磁場(chǎng),交變電壓的最大值um和粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的最大速度;
(3)所有進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從邊界MN上哪個(gè)范圍離開(kāi)磁場(chǎng)的.

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