(16分)如圖所示,在平面直角坐標系xoy中的第一象限內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直于坐標平面向里的有界圓形勻強磁場區(qū)域(圖中未畫出);在第二象限內(nèi)存在沿x軸負方向的勻強電場.一粒子源固定在x軸上坐標為(-L,0)的A點.粒子源沿y軸正方向釋放出速度大小為v的電子,電子恰好能通過y軸上坐標為(0,2L)的C點,電子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后恰好垂直通過第一象限內(nèi)與x軸正方向成15°角的射線ON(已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不考慮粒子的重力和粒子之間的相互作用).求:

⑴勻強電場的電場強度E的大。
⑵電子離開電場時的速度方向與y軸正方向的夾角θ;
⑶圓形磁場的最小半徑Rmin
⑴E=;⑵θ=45°;⑶Rmin

試題分析:⑴電子在從A運動到C的過程中,只受沿+x方向的電場力eE作用,故做類平拋運動,設其運動時間為t,因此在x方向上有:L=                ①
在y方向上有:2L=vt         ②
由①②式聯(lián)立解得:E=
⑵根據(jù)類平拋運動的結(jié)論可知,電子離開電場時的速度的反向延長線將交于y方向位移的中點,即經(jīng)過(-L,L)點,因此tanθ=1,θ=45°
⑶電子進入磁場后僅受洛倫茲力evCB作用,在磁場中做勻速圓周運動,設其軌道半徑為r,根據(jù)牛頓第二定律有:evCB=       ③
根據(jù)幾何關(guān)系可知:vC        ④
根據(jù)題意作出電子的運動軌跡示意圖如下圖所示

由圖中幾何關(guān)系可知,電子在磁場中偏轉(zhuǎn)120°后垂直于ON射出,因此當圖中PQ為圓形磁場的直徑時其半徑最小,即有:Rmin=rsin60°       ⑤
由③④⑤式聯(lián)立解得:Rmin
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

(12分).飛行時間質(zhì)譜儀可以根據(jù)帶電粒子的飛行時間對氣體分子進行分析。如圖所示,在真空狀態(tài)下,脈沖閥P噴出微量氣體,經(jīng)激光照射產(chǎn)生不同的正離子,自a板小孔進入a、b之間的加速電場,從b板小孔射出,沿中心線進入M、N間的方形區(qū)域,然后到達緊靠在其右端的探測器。已知a、b間的電壓為U0,間距為d,極板M、N的長度為L,間距均為0.2L,不計離子重力及經(jīng)過a板時的初速度。

(1)若M、N板間無電場和磁場,求出比荷為k(q/m)的離子從a板到探測器的飛行時間
(2)若在M、N間只加上偏轉(zhuǎn)電壓U1,請說明不同的正離子在偏轉(zhuǎn)電場中的軌跡是否重合
(3)若在M、N間只加上垂直于紙面的勻強磁場,已知進入a、b間的正離子有一價和二價兩種,質(zhì)量均為m,元電荷為e,試問:
①要使所有離子均通過M、N之間的區(qū)域從右側(cè)飛出,求所加磁場磁感應強度的最大值
②要使所有離子均打在上極板M上,求所加磁場磁感應強度應滿足的條件。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,在XOY平面第一象限整個區(qū)域分布一勻強電場,電場方向平行y軸向下.在第四象限內(nèi)存在一有界勻強磁場,左邊界為Y軸,右邊界為的直線,磁場方向垂直紙面向外.一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子從y軸上P點以初速度v0垂直y軸射入勻強電場,在電場力作用下從X軸上Q點以與X軸正方向45°角進入勻強磁場.已知OQ=d,不計粒子重力.求:

(1)P點坐標;
(2)要使粒子能再進入電場,磁感應強度B的取值范圍;
(3)要使粒子能第二次進入磁場,磁感應強度B的取值范圍.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如圖,從陰極K發(fā)射的熱電子,重力和初速度均不計,通過加速電場后,沿圖示虛線垂直射入勻強磁場區(qū),磁場區(qū)域足夠長,寬度為L=2.5cm。已知加速電壓為U=182V,磁感應強度B=9.1×10-4T,電子的電量,電子質(zhì)量。求:

(1)電子在磁場中的運動半徑R
(2)電子在磁場中運動的時間t (結(jié)果保留)
(3)若加速電壓大小可以改變,其他條件不變,為使電子在磁場中的運動時間最長,加速電壓U應滿足什么條件?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在豎直放置的半徑為R的光滑半圓弧絕緣細管的圓心O處固定一點電荷,將質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點A由靜止釋放,小球沿細管滑到最低點B時,對管壁恰好無壓力,已知重力加速度為g,則下列說法正確的是(      )
A.小球在B時的速率為
B.小球在B時的速率小于
C.固定于圓心處的點電荷在AB弧中點處的電場強度大小為3mg/q
D.小球不能到達C點(C點和A在一條水平線上)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,有一混合正離子束先后通過正交的電場、勻強磁場區(qū)域Ⅰ和勻強磁場區(qū)域Ⅱ,如果這束正離子流在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn),進入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑r相同,則它們一定具有相同的(  )
A.速度  B.比荷C.電荷量D.質(zhì)量

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如圖所示,勻強電場場強E=4V/m,方向水平向左,勻強磁場的磁感應強度B=2T,方向垂直紙面向里。質(zhì)量m=1kg的帶正電小物體A,從M點沿粗糙、絕緣的豎直墻壁無初速下滑,它滑行h=0.8m到N點時脫離墻壁做曲線運動,在通過P點瞬時,A受力平衡,此時其速度與水平方向成θ=45°角,且P點與M點的高度差為H=1.6m,當?shù)刂亓铀俣萭取10m/s2。求:

(1)A沿墻壁下滑時,克服摩擦力做的功Wf;
(2)P點與M點的水平距離s。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)如圖所示是說明示波器工作原理的示意圖,已知兩平行板間的距離為d、板長為.初速度為零的電子經(jīng)電壓為U1的電場加速后從兩平行板間的中央處垂直進入偏轉(zhuǎn)電場,設電子質(zhì)量為m、電荷量為e .求:

(1)經(jīng)電場加速后電子速度v的大;
(2)要使電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)量最大,兩平行板間的電壓U2應是多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一塊矩形截面金屬導體abcd和電源連接,處于垂直于金屬平面的勻強磁場中,當接通電源、有電流流過金屬導體時,導體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢差,這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應。利用霍爾效應制成的元件稱為霍爾元件,它是一種重要的磁傳感器,廣泛運用于各種自動控制系統(tǒng)中。關(guān)于這一物理現(xiàn)象下列說法中正確的是
A.導體受向左的安培力作用
B.導體內(nèi)部定向移動的自由電子受向右的洛侖茲力作用
C.在導體的ab、cd兩側(cè)存在電勢差,且ab電勢低于cd電勢
D.在導體的ab、cd兩側(cè)存在電勢差,且ab電勢高于cd電勢

查看答案和解析>>

同步練習冊答案