(8分)如圖所示為一速度選擇器,板間存在方向互相垂直的勻強電場和磁場。現有速率不同的電子從A點沿直線AB射入板間。平行板間的電壓為300 V,間距為5 cm,垂直紙面的勻強磁場的磁感應強度為0.06 T,問:
(1)勻強磁場的方向指向紙面里還是向外?
(2)能沿直線通過該速度選擇器的電子的速率?
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(22分) 如圖所示,在平面直角坐標系O點處有一粒子源,該粒子源可向x ³ 0的范圍內發(fā)射比荷C/kg的帶正電粒子,粒子速度范圍為(c為真空中的光速),在0£x< 1m的I區(qū)域存在垂直于坐標平面向外、磁感強度B1=1T的勻強磁場,在1m£x£3 m的II區(qū)域存在垂直坐標平面向里、磁感強度B2 = 0.5T的勻強磁場,不計粒子重力。
(1) 速度多大的粒子不可能進入II區(qū)域? 并指出這些粒子在y軸上射出的范圍。
(2) 對能從(1m,0)點進入II區(qū)域的粒子,它在O點發(fā)射速度的方向(用與x軸正向夾角q表示)與其大小滿足的什么關系? 在O點發(fā)射的什么方向范圍內的粒子才有可能經過(1m,0)點?
(3) 對在O點與+y方向成45°角入射的粒子,在答題卡的圖上用圓規(guī)和直尺作出它們在x=3m邊界上射出的范圍,并在各射出點標出速度矢量(要求你畫的圖能表明各速度的矢量長短關系及方向關系)。
(圖中要留下清晰的作圖痕跡,使閱卷者能看得清你的作圖過程,不要求寫出作圖依據和作圖過程)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(19分)如圖所示的平行板器件中,存在相互垂直的勻強磁場和勻強電場,磁場的磁感應強度B1 =" 0.40" T,方向垂直紙面向里,電場強度E = 2.0×105 V/m,PQ為板間中線.緊靠平行板右側邊緣xOy坐標系的第一象限內,有垂直紙面的正三角形勻強磁場區(qū)域(圖中未畫出),磁感應強度B2 =" 0.25" T。一束帶電量q = 8.0×10-19 C,質量m = 8.0×10-26 kg的正離子從P點射入平行板間,不計重力,沿中線PQ做直線運動,穿出平行板后從y軸上坐標為(0,0.2m)的Q點垂直y軸射向三角形磁場區(qū),離子通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角為60°。則:
(1)離子運動的速度為多大?
(2)若正三角形區(qū)域內的勻強磁場方向垂直紙面向外,離子在磁場中運動的時間是多少?
(3)若正三角形區(qū)域內的勻強磁場方向垂直紙面向里,正三角形磁場區(qū)域的最小邊長為多少?
(4)第(3)問中離子出磁場后經多長時間到達X軸?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在xOy平面直角坐標系的第一象限有射線OA,OA與x軸正方向夾角為30°,OA與y軸所夾區(qū)域內有沿y軸負方向的勻強電場E1,第二象限存在水平向右的勻強電場E2,其它區(qū)域存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場.有一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從y軸上的P點沿著x軸正方向以初速度v0射入電場,運動一段時間后經過Q點垂直于射線OA進入磁場,經磁場垂直x軸進入偏轉電場E2,過y軸正半軸上的P點再次進入勻強電場E1,已知OP=h,不計粒子重力,求:
(1)粒子經過Q點時的速度大;
(2)勻強電場電場強度E1的大;
(3)粒子從Q點運動到P點所用的時間.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
在邊長為2a的正△ABC內存在垂直紙面向里的磁感強度為B的勻強磁場,有一帶正電q,質量為m的粒子從距A點的D點垂直AB方向進入磁場,如下圖所示,求:
(1)粒子速率應滿足什么條件,粒子能從AB間射出;
(2)粒子速率應滿足什么條件,粒子能從AC間射出。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖甲所示,兩塊足夠大的平行金屬板水平放置,極板間加有空間分布均勻、大小隨時間周期性變化、方向豎直向下的電場,變化規(guī)律如圖乙所示,在t=0時刻從負極板由靜止釋放一個質量為m、帶電量為q(q<0)的質點。已知電場強度,同時t0也為已知量。
(1)若質點恰好在t=3t0時刻到達正極板,試求兩極板之間的距離d
(2)在第(1)問的條件下,在極板間再加上空間分布均勻、大小隨時間周期性變化、方向垂直紙面向外的磁場,變化規(guī)律如圖丙所示,已知磁感應強度。試求:
①帶電質點經過多長時間到達正極板
②帶電質點在極板間做圓周運動的最大半徑
③畫出質點在極板間運動的軌跡圖(不需要寫計算過程)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置,圖中為回旋加速器的示意圖。D1、D2是兩個中空的鋁制半圓形金屬扁盒,在兩個D形盒正中間開有一條狹縫,兩個D形盒接在高頻交流電源上。在D1盒中心A處有粒子源,產生的帶正電粒子在兩盒之間被電場加速后進入D2盒中。兩個D形盒處于與盒面垂直的勻強磁場中,帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運動,經過半個圓周后,再次到達兩盒間的狹縫,控制交流電源電壓的周期,保證帶電粒子經過狹縫時再次被加速。如此,粒子在做圓周運動的過程中一次一次地經過狹縫,一次一次地被加速,速度越來越大,運動半徑也越來越大,最后到達D形盒的邊緣,沿切線方向以最大速度被導出。已知帶電粒子的電荷量為q,質量為m,加速時狹縫間電壓大小恒為U,磁場的磁感應強度為B,D形盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d。設從粒子源產生的帶電粒子的初速度為零,不計粒子受到的重力,求:
(1)帶電粒子能被加速的最大動能Ek;
(2)帶電粒子在D2盒中第n個半圓的半徑;
(3)若帶電粒子束從回旋加速器輸出時形成的等效電流為I,求從回旋加速器輸出的帶電粒子的平均功率。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)如圖所示,間距為L的光滑平行金屬導軌M、N水平固定,長為L、阻值為R0的金屬棒ab垂直于導軌放置,可緊貼導軌滑動。導軌右側連接一對水平放置的平行金屬板AC,板間距為d,板長也為L,導軌左側接阻值為R的定值電阻,其它電阻忽略不計。軌道處的磁場方向豎直向下,金屬板AC間的磁場方向垂直紙面向里,兩磁場均為勻強磁場且磁感應強度大小均為B。當ab棒以速度v0向右勻速運動時,一電量大小為q的微粒以某一速度從緊貼A板左側平行于A板的方向進入板間恰好做勻速圓周運動。試求:
(1)AC兩板間的電壓U;
(2)帶電微粒的質量m;
(3)欲使微粒不打到極板上,帶電微粒的速度v應滿足什么樣的條件.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在直角坐標系的第一、二象限內有垂直于紙面的勻強磁場,第三象限有沿y軸負方向的勻強電場;第四象限無電場和磁場。現有一質量為m、電荷量為q的粒子以速度v0從y軸上的M點沿x軸負方向進入電場,不計粒子的重力,粒子經x軸上的N點和P點最后又回到M點,設OM=L,ON=2L。求:
(1)電場強度E的大;
(2)勻強磁場的磁感應強度的大小和方向;
(3)粒子從M點進入電場經N、P點最后又回到M點所用的時間。
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