(18分)如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強電場,現(xiàn)將一重力不計、比荷的正電荷置于電場中的O點由靜止釋放,經(jīng)過后,電荷以的速度通過MN進入其上方的勻強磁場,磁場與紙面垂直,磁感應強度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時為t=0時刻).計算結果可用π表示。
(1)求O點與直線MN之間的電勢差;
(2)求圖b中時刻電荷與O點的水平距離;
(3)如果在O點右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點出發(fā)運動到擋板所需的時間。
(1)112.5V; (2)4cm;(3) (12π+13π/45)×10-5s

試題分析:(1)電荷在電場中做勻加速直線運動,由動能定理uq=,
u=
(2)當磁場垂直紙面向外時,設電荷運動的半徑為

周期 ;
當磁場垂直紙面向里時,電荷運動的半徑為:
,
周期
故電荷從t=0時刻開始做周期性運動,其運動軌跡如圖甲所示
時刻電荷與O點的水平距離
  --                  

(3)電荷第一次通過MN開始,其運動的周期,
根據(jù)電荷的運動情況可知,電荷到達擋板前運動的完整周期數(shù)為15個,
此時電荷沿MN運動的距離
則最后7.5cm的距離如圖乙所示,有:。
解得:,
故電荷運動的總時間或(553π/45)×10-5s或(12π+13π/45)×10-5s
練習冊系列答案
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回旋加速器的工作原理如圖所示,置于高真空中的D形金屬盒,半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過的時間可以忽略不計。磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直,F(xiàn)用回旋加速器加速質(zhì)子,為了使質(zhì)子獲得的動能增大為原來的4倍,可以(           )
A.將D型金屬盒的半徑增大為原來的2倍
B.將磁場的磁感應強度增大為原來的4倍
C.將加速電場的電壓增大為原來的4倍
D.將加速電場的頻率增大為原來的4倍

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如圖所示,直角坐標系xOy位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強磁場和勻強電場,磁場的磁應強度為B,方向垂直xOy平面向里,電場線平行于y軸,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球,從y軸上的A點水平向右拋出,經(jīng)x軸上的M點進入電場和磁場,恰能做勻速圓周運動,從x軸上的N點第一次離開電場和磁場,M、N之間的距離為L,小球過M點時的速度方向與x軸的方向夾角為θ,不計空氣阻力,重力加速度為g,求:

(1)電場強度E的大小和方向;
(2)小球從A點拋出時初速度v0的大;
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,有一垂直于紙面向外的有界勻強磁場,磁場的磁感應強度為B,其邊界為一等腰直角三角形(邊界上有磁場),ACD為三角形的三個頂點,AC=AD=L.今有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(不計重力),以速度v=從CD邊上的某點P既垂直于CD邊又垂直于磁場的方向射入,然后從AD邊上某點Q射出,則有(  )
A.DP<LB.DP<LC.DQ≤LD.DQ≤L

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(18分)如圖所示,相距3L的AB、CD兩直線間的區(qū)域存在著兩個大小不同、方向相反的有界勻強電場,其中PT上方的電場I的場強方向豎直向下,PT下方的電場II的場強方向豎直向上,電場I的場強大小是電場Ⅱ的場強大小的兩倍,在電場左邊界AB上有點Q,PQ間距離為L。從某時刻起由Q以初速度v0沿水平方向垂直射入勻強電場的帶電粒子,電量為+q、質(zhì)量為m。通過PT上的某點R進入勻強電場I后從CD邊上的M點水平射出,其軌跡如圖,若PR兩點的距離為2L。不計粒子的重力。試求:
(1)勻強電場I的電場強度E的大小和MT之間的距離;
(2)有一邊長為a、由光滑彈性絕緣壁圍成的正三角形容器,在其邊界正中央開有一小孔S,將其置于CD右側且緊挨CD邊界,若從Q點射入的粒子經(jīng)AB、CD間的電場從S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中與器壁多次垂直碰撞后仍能從S孔射出(粒子與絕緣壁碰撞時無機械能和電量損失),并返回Q點,需在容器中現(xiàn)加上一個如圖所示的勻強磁場,粒子運動的半徑小于,求磁感應強度B的大小應滿足的條件以及從Q出發(fā)再返回到Q所經(jīng)歷的時間。

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(16分)如圖所示,坐標系xOy在豎直平面內(nèi),水平軌道AB和斜面BC均光滑且絕緣,AB和BC的長度均為L,斜面BC與水平地面間的夾角θ=600?,有一質(zhì)量為m、電量為+q的帶電小球(可看成質(zhì)點)被放在A點。已知在第一象限分布著互相垂直的勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向上,場強大小,磁場為水平方向(圖中垂直紙面向外),磁感應強度大小為B;在第二象限分布著沿x軸正向的水平勻強電場,場強大小。現(xiàn)將放在A點的帶電小球由靜止釋放,則小球需經(jīng)多少時間才能落到地面(小球所帶的電量不變)?

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(2)b電子在磁場中運動的時間
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(1)離子速度v的大。
(2)離子的比荷q/m;
(3)離子在圓形磁場區(qū)域中運動時間t.

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