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【題目】(20分)如圖所示,在坐標(biāo)系Oxy的第一象限中存在沿y軸正方向的勻速磁場,場強(qiáng)大小為E。在其它象限中存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里。A是y軸上的一點(diǎn),它到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離為h;C是x軸上的一點(diǎn),到O的距離為L。一質(zhì)量為m,電荷量為q的帶負(fù)電的粒子以某一初速度沿x軸方向從A點(diǎn)進(jìn)入電場區(qū)域,繼而通過C點(diǎn)進(jìn)入磁場區(qū)域。并再次通過A點(diǎn),此時(shí)速度方向與y軸正方向成銳角。不計(jì)重力作用。試求:
(1)粒子經(jīng)過C點(diǎn)速度的大小和方向;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B。
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【題目】甲所示,在光滑絕緣的水平桌面上建立一xoy坐標(biāo)系,平面處在周期性變化的電場和磁場中,電場和磁場的變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定沿+y方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的正方向,豎直向下為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向).在t=0時(shí)刻,一質(zhì)量為10g、電荷量為0.1C的帶電金屬小球自坐標(biāo)原點(diǎn)O處,以v0=2m/s的速度沿x軸正方向射出.已知E0=0.2N/C、B0=0.2T.求:
(1)t=1s末速度的大小和方向;
(2)1s~2s內(nèi),金屬小球在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期;
(3)(2n-1)s~2ns(n=1,2,3,……)內(nèi)金屬小球運(yùn)動(dòng)至離x軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的位置坐標(biāo).
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【題目】如圖所示,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,P為磁場邊界上的一點(diǎn),大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子,在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向一速率v從P點(diǎn)射入磁場,這些粒子射出磁場時(shí)的位置均位于PQ圓弧上且Q點(diǎn)為最遠(yuǎn)點(diǎn),已知PQ圓弧長等于磁場邊界周長的四分之一,不計(jì)粒子重力和粒子間的相互作用,則( )
A. 這些粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑
B. 該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
C. 該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
D. 該圓形磁場中有粒子經(jīng)過的區(qū)域面積為
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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m,電荷量為e的電子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處沿xOy平面射入第一象限內(nèi),射入時(shí)的速度方向不同,但大小均為v0.現(xiàn)在某一區(qū)域內(nèi)加一方向向外且垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,若這些電子穿過磁場后都能垂直地射到與y軸平行的熒光屏MN上,求:
(1)電子從y軸穿過的范圍;
(2)熒光屏上光斑的長度;
(3)所加磁場范圍的最小面積.
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【題目】
如圖所示,在0≤x≤a、0≤y≤范圍內(nèi)有垂直于xy平面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一個(gè)粒子源,在某時(shí)刻發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,它們的速度大小相同,速度方向均在xy平面內(nèi),與y軸正方向的夾角分布在0~范圍內(nèi).己知粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑介于到a之間,從發(fā)射粒子到粒子全部離開磁場經(jīng)歷的時(shí)間恰好為粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)周期的四分之一.求最后離開磁場的粒子從粒子源射出時(shí)的:
(1)速度的大;
(2)速度方向與y軸正方向夾角的正弦.
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【題目】核聚變反應(yīng)需要幾百萬度以上的高溫,為把高溫條件下高速運(yùn)動(dòng)的離子約束在小范圍內(nèi)(否則不可能發(fā)生核反應(yīng)),通常采用磁約束的方法(托卡馬克裝置).如圖所示,環(huán)狀勻強(qiáng)磁場圍成中空區(qū)域,中空區(qū)域中的帶電粒子只要速度不是很大,都不會(huì)穿出磁場的外邊緣而被約束在該區(qū)域內(nèi).設(shè)環(huán)狀磁場的內(nèi)半徑為R1=0.5m,外半徑R2=1.0m,磁場的磁感強(qiáng)度B=1.0T,若被束縛帶電粒子的荷質(zhì)比為q/m=4×107C/kg,中空區(qū)域內(nèi)帶電粒子具有各個(gè)方向的速度.求:
(1)粒子沿環(huán)狀的半徑方向射入磁場,不能穿越磁場的最大速度.
(2)所有粒子不能穿越磁場的最大速度
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【題目】如圖所示:正方形絕緣光滑水平臺(tái)面WXYZ邊長=1.8m,距地面h=0.8m。平行板電容器的極板CD間距d=0.1m且垂直放置于臺(tái)面,C板位于邊界WX上,D板與邊界WZ相交處有一小孔。電容器外的臺(tái)面區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。電荷量q=5×10-13C的微粒靜止于W處,在CD間加上恒定電壓U=2.5V,板間微粒經(jīng)電場加速后由D板所開小孔進(jìn)入磁場(微粒始終不與極板接觸),然后由XY邊界離開臺(tái)面。在微粒離開臺(tái)面瞬時(shí),靜止于X正下方水平地面上A點(diǎn)的滑塊獲得一水平速度,在微粒落地時(shí)恰好與之相遇。假定微粒在真空中運(yùn)動(dòng)、極板間電場視為勻強(qiáng)電場,滑塊視為質(zhì)點(diǎn),滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,取g=10m/s2
(1)求微粒在極板間所受電場力的大小并說明兩板地極性;
(2)求由XY邊界離開臺(tái)面的微粒的質(zhì)量范圍;
(3)若微粒質(zhì)量mo=1×10-13kg,求滑塊開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所獲得的速度。
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【題目】如圖所示,ABCD為等腰梯形,∠A=∠B=60,AB=2CD,在底角A、B分別放上一個(gè)點(diǎn)電荷,電荷量分別為qA和qB,在C點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿DC向右,A點(diǎn)的點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為EA,B點(diǎn)的點(diǎn)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為EB,則下列說法正確的是
A.放在A點(diǎn)的點(diǎn)電荷可能帶負(fù)電
B.在D點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向沿DC向右
C.EA>EB
D.
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【題目】如圖甲所示,建立Oxy坐標(biāo)系,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱,極板長度和板間距均為l,第一四象限有磁場,方向垂直于Oxy平面向里.位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸間右連接發(fā)射質(zhì)量為m、電量為+q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子在0~3t時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極邊緣的影響).
已知t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在t0時(shí),刻經(jīng)極板邊緣射入磁場.上述m、q、l、l0、B為已知量.(不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況)
(1)求電壓U的大小.
(2)求時(shí)進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.
(3)何時(shí)把兩板間的帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短?求此最短時(shí)間.
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【題目】在港珠澳大橋建設(shè)中,將數(shù)根直徑22米、高40.5米的空心鋼筒打入海底圍成人工島,創(chuàng)造了快速筑島的世界紀(jì)錄.一根鋼筒的重力為G,由如圖所示的起重機(jī)用8根對(duì)稱分布的、長為22米的鋼索將其吊起,處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )
A.鋼筒受到8個(gè)力作用
B.每根鋼索受到的拉力大小為G
C.鋼筒的重心可能在鋼筒上
D.鋼筒懸吊在空中可能處于失重狀態(tài)
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