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如圖,真空中有一個平行板電容器,極板長L0=10cm,間距d= cm,兩極板接在電壓u=200sin(100πt )V的交流電源上,在平行板電容器右端L1=20cm處有一個范圍足夠大的勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度為B=
×10-2T.一束帶正電的粒子以v0=
×105m/s的速度沿著兩極板的中軸線飛入電場,粒子的比荷q/m=1×108C/kg,不計粒子的重力.問:
(1)何時飛入的粒子在電場中不發生偏轉?這樣的粒子進入磁場的深度多大?
(2)何時飛入的粒子在離開電場時偏轉最大?這樣的粒子進入磁場的深度多大?
(3)第(2)問中的粒子從飛入電場到離開磁場經過的總時間為多大?
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如圖所示,地面上方豎直界面N左側空間存在著水平的、垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度B=2.0 T.與N平行的豎直界面M左側存在豎直向下的勻強電場,電場強度E1=100 N/C.在界面M與N之間還同時存在著水平向左的勻強電場,電場強度E2=200 N/C.在緊靠界面M處有一個固定在水平地面上的豎直絕緣支架,支架上表面光滑,支架上放有質量m2=1.8×10-4 kg的帶正電的小物體b(可視為質點),電荷量q2=1.0×10-5 C.一個質量m1=1.8×10-4 kg,電荷量q1=3.0×10-5 C的帶負電小物體(可視為質點)a以水平速度v0射入場區,沿直線運動并與小物體b相碰,a、b兩個小物體碰后粘合在一起成小物體c,進入界面M右側的場區,并從場區右邊界N射出,落到地面上的Q點(圖中未畫出).已知支架頂端距地面的高度h=1.0 m,M和N兩個界面的距離L=0.10 m,g取10 m/s2.求:
(1)小球a水平運動的速率;
(2)物體c剛進入M右側的場區時的
加速度;
(3)物體c落到Q點時的速率.
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如圖所示,某一真空區域內充滿勻強電場和勻強磁場,此區域的寬度d = 8 cm,電場強度為E,方向豎直向下,磁感應強度為B,方向垂直紙面向里,一電子以一定的速度沿水平方向射入此區域.若電場與磁場共存,電子穿越此區域時恰好不發生偏轉;若射入時撤去磁場,電子穿越電場區域時,沿電場方向偏移量y = 3.2 cm;若射入時撤去電場,電子穿越磁場區域時也發生了偏轉.不計重力作用,求:
(1)電子射入時的初速度的表達式;
(2)電子比荷的表達式;
(3)畫出電子穿越磁場區域時(撤去電場時)的軌跡并標出射出磁場時的偏轉角;
(4)電子穿越磁場區域后(撤去電場時)的偏轉角.
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如圖甲所示,在直角坐標系y軸右側虛線區域內,分布著場強的勻強電場,方向豎直向上;在y軸左側虛線區域內,分布著
、方向垂直紙面且隨時間作周期性變化的磁場,如圖乙所示(以垂直紙面向外為正)。虛線所在位置的橫坐標在圖中已標出。T=0時刻,一質量m=1.6×10—27kg,電荷量
的帶電粒子(不計重力),從點
處以
的速度平行于x軸向右射入磁場。(磁場改變方向的瞬間,粒子速度不變)
(1)求磁場方向第一次改變時,粒子所處位置的坐標。
(2)在圖甲中畫出粒子從射入磁場到射出電場過程中運動的軌跡。
(3)求粒子射出電場時的動能。
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如圖所示,在豎直平面內放置一長為L的薄壁玻璃管,在玻璃管的a端放置一個直徑比玻璃管直徑略小的小球,小球帶電荷量為-q、質量為m。玻璃管右邊的空間存在著勻強電場與勻強磁場的復合場。勻強磁場方向垂直于紙面向外,磁感應強度為B;勻強電場方向豎直向下,電場強度大小為mg/q。電磁場的左邊界與玻璃管平行,右邊界足夠遠。玻璃管帶著小球以水平速度v0垂直于左邊界向右運動,由于水平外力F的作用,玻璃管進入磁場后速度保持不變,經一段時間后小球從玻璃管b端滑出并能在豎直平面內自由運動,最后從左邊界飛離電磁場。設運動過程中小球的電荷量保持不變,不計一切阻力。求:
(1)小球從玻璃管b端滑出時速度的大小。
(2)從玻璃管進入磁場至小球從b端滑出的過程中,
外力F隨時間t變化的關系。
(3)通過計算畫出小球離開玻璃管后的運動軌跡。
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在如圖所示,x軸上方有一勻強磁場,磁感應強度的方向垂直于紙面向里,大小為B,x軸下方有一勻強電場,電場強度的大小為E,方向與y軸的夾角θ為450且斜向上方. 現有一質量為m電量為q的正離子,以速度v0由y軸上的A點沿y軸正方向射入磁場,該離子在磁場中運動一段時間后從x軸上的C點進入電場區域,該離子經C點時的速度方向與x軸夾角為450. 不計離子的重力,設磁場區域和電場區域足夠大. 求:
(1)C點的坐標;
(2)離子從A點出發到第三次穿越x軸時的運動時間;
(3)離子第四次穿越x軸時速度的大小及速度方向與電場方向的夾角.
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在平面直角坐標系xOy中,第I象限存在沿y軸負方向的勻強電場,第IV象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場,磁感應強度為B.一質量為m,電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上的M點以速度v0垂直于y軸射入電場,經x軸上的N點與x軸正方向成60?角射入磁場,最后從y軸負半軸上的P點垂直于y軸射出磁場,如圖所示.不計粒子重力,求:
⑴M、N兩點間的電勢差UMN;
⑵粒子在磁場中運動的軌道半徑r;
⑶粒子從M點運動到P點的總時間t.
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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)帶電粒子的電性,電場強度E的大;
(2)帶電粒子到達N點時的速度大小和方向;
(3)勻強磁場的磁感應強度的大小和方向;
(4)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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如圖所示,粒子源S可以不斷地產生質量為m、電荷量為+q的粒子(重力不計).粒子從O1孔漂進(初速不計)一個水平方向的加速電場,再經小孔O2進入相互正交的勻強電場和勻強磁場區域,電場強度大小為E,磁感應強度大小為B1,方向如圖.虛線PQ、MN之間存在著水平向右的勻強磁場,磁感應強度大小為B2(圖中未畫出).有一塊折成直角的硬質塑料板abc(不帶電,寬度很窄,厚度不計)放置在PQ、MN之間(截面圖如圖),a、c兩點恰在分別位于PQ、MN上,ab=bc=L,α= 45°.現使粒子能沿圖中虛線O2O3進入PQ、MN之間的區域.
(1) 求加速電壓U1.
(2)假設粒子與硬質塑料板相碰后,速度大小不變,方向變化遵守光的反射定律.粒子在PQ、MN之間的區域中運動的時間和路程分別是多少?
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如圖,固定于豎直平面內的四分之一光滑圓弧軌道半徑為R,軌道底端距水平地面的高度為H.質量為mB的B球靜止在圓弧軌道的底端,將質量為mA的A球從圓弧軌道上的某點由靜止釋放,它沿軌道滑下后與B球發生正碰.A、B兩球落地時,水平通過的距離分別是s1和s2.已知重力加速度為g,不計空氣阻力,且兩球大小可忽略不計.求:
(1) B球被碰后落地的時間;
(2) A球釋放的位置距圓弧軌道底端的高度h。
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