1、如图所示,带电平行金属板相距为2 R ,在两板间半径为 R 的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B ,两板及其左侧边缘连线均与磁场边界刚好相切。
一质子(不计重力)沿两板间中心线 O 1 O 2 从左侧 O 1 点以某一速度射入,沿直线通过圆形磁场区域,然后恰好从极板边缘飞出,在极板间运动时间为 t 0 。
若仅撤去磁场,质子仍从 O 1 点以相同速
度射入,经
时间打到极板上。
⑴求两极板间电压 U ;
⑵求质子从极板间飞出时的速度大小;
⑶若两极板不带电,保持磁场不变,质子仍沿中心线 O 1 O 2 从 O 1 点射入,欲使质子从两板左侧间飞出,射入的速度应满足什么条件?
2、如图所示,相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向里,在边界上固定两长为L 的平行金属极板MN 和PQ ,两极板中心各有一小孔S 1 、S 2 ,两极板间电压的变化规律如图乙所示,正反向电压的大小均为U 0 ,周期为T 0 .在t=0时刻将一个质量为m 电量为-q (q >0)的粒子由S 1 静止释放,粒子在电场力的作用下向右运动,在 t=T O /2 时刻通过S 2 垂直于边界进入右侧磁场区.(不计粒子重力,不考虑极板外的电场) (1)求粒子到达S 2 时的速度大小v 和极板间距d ;
(2)为使粒子不与极板相撞,求磁感应强度的大小应满足的条件.
(3)若已保证了粒子未与极板相撞,为使粒子在t=3T 0 时刻再次到达S 2 ,且速度恰好为零,求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感应强度的大小.
3、(15分)如图所示,在xoy 坐标系内存在周期性变化的电场和磁场,电场沿y 轴正方向,
磁场垂直纸面(以向里为正),电场和磁场的变化规律如图所示。
一质量、电
荷量
的带电粒子,在t=0时刻以
的速度从坐标原点沿x 轴正向运动,
不计粒子重力。
求:
(1)粒子在磁场中运动的周期;
(2)时粒子的位置坐标;
(3)时粒子的速度。
4、如图,一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面(纸面).在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域,在圆上的b点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直.圆心O到直线的距离为3/5R.现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域,也在b点离开该区域.若磁感应强度大小为B,不计重力,求电场强度的大小.
5、如图所示,二块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。
两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。
将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面,从喷口连续
、带相等电荷量的墨滴。
调节电源电压至U,墨滴在电不断喷出质量均为m、水平速度均为v
场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动,进入电场、磁场共存区域后,最终垂直打在下板的M点。
(1)判断墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量;
(2)求磁感应强度B的值;
(3)现保持喷口方向不变,使其竖直下移到两板中间位置。
为了使墨滴仍能到达下板M点应将磁感应强度调至B',则B'的大小为多少?
6、(12分)
如图所示,坐标平面第Ⅰ象限内存在大小为E =4×10 5 N/C 、方向水平向左的匀强电场,在第Ⅱ象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.质荷比为M/Q =4×10 -10 kg/C 的带正电粒子从x 轴上的A 点以初速度v 0 =2×10 7 m/s 垂直x 轴射入电场,OA =0.2 m ,不计重力.求:
(1)粒子经过y 轴时的位置到原点O 的距离;
(2)若要求粒子不能进入第三象限,求磁感应强度B 的取值范围(不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况.)
7、
如下图甲所示,在以O 为坐标原点的xOy 平面内,存在着范围足够大的电场和磁场.一个带正电小球在0时刻以v 0=3gt 0的初速度从O 点沿+x 方向(水平向右)射入该空间,在t 0时刻该空间同时加上如下图乙所
示的电场和磁场,其中电场沿+y 方向(竖直向上),场强大小E 0=
磁场垂直于xOy 平面向外,磁感应强度大小B 0=
.已知小球的质量为m ,带电量为q ,时间单位t 0,当地重力加速度g ,空气阻力不计.试求:
(1)12t 0末小球速度的大小.
(2)在给定的xOy 坐标系中,大体画出小球在0到24t 0内运动轨迹的示意图. (3)30t 0内小球距x 轴的最大距离.
mg q
π
m qt 0
8、(18分)如图所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为的匀强电场(上、下及左侧无界)。
一个质量为、电量为的可视为质点的带正电小
球,在时刻以大小为的水平初速度向右通过电场中的一点P,当时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD间距为,D到竖直面MN的距离DQ为.设磁感应强度垂直纸面向里为正.
(1)试说明小球在0—时间内的运动情况,并在图中画出运动的轨迹;
(2)试推出满足条件时的表达式(用题中所给物理量、、、、来表示);(3)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应
强度及运动的最大周期的表达式(用题中所给物理量、、、来表示)。
9、如图20所示为一横截面为正方形的阴极,边长为a=1cm,它可沿水平方向均匀发射出初速度为零的电子流,该电子流经过U0=125V的加速电场加速,进入一偏转电场,偏转电场的极板长=4cm,极板间距离d=3cm,两极板间电压U=250V,偏转电场的上极板与阴极的上表面平齐,在极板的右端有宽度为L的匀强磁场,已知磁感应强度B=5×10-4T,电子的质量m=9×10-31kg,电量e=1.6×10-19C.
(1)求从偏转电场中射出的电子数与从阴极发出的电子数的比值n
(2)要使电子不能从磁场右侧边界射出来,磁场宽度L应满足什么条件?。