如图所示为xOy平面直角坐标系,在x=a处有一平行于y轴的直线MN,在x=4a处放置一平行于y轴的荧光屏,荧光屏与x轴交点为Q,在第一象限内直线MN与荧光屏之间存在沿y轴负方向的匀强电场。原点O处放置一带电粒子发射装置,它可以连续不断地发射同种初速度大小为v0的带正电粒子,调节坐标原点处的带电粒子发射装置,使其在xOy平面内沿不同方向将带电粒子射入第一象限(速度与x轴正方向间的夹角为0≤θ≤)。若在第一象限内直线MN的左侧加一垂直xOy平面向外的匀强磁场,这些带电粒子穿过该磁场后都能垂直进入电场。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,带电粒子的比荷,电场强度大小E=Bv0,不计带电粒子重力,求:
(1)粒子从发射到到达荧光屏的最长时间。
(2)符合条件的磁场区域的最小面积。
(3)粒子打到荧光屏上距Q点的最远距离。
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如图所示为xOy平面直角坐标系,在x=a处有一平行于y轴的直线MN,在x=4a处放置一平行于y轴的荧光屏,荧光屏与x轴交点为Q,在第一象限内直线MN与荧光屏之间存在沿y轴负方向的匀强电场。原点O处放置一带电粒子发射装置,它可以连续不断地发射同种初速度大小为v0的带正电粒子,调节坐标原点处的带电粒子发射装置,使其在xOy平面内沿不同方向将带电粒子射入第一象限(速度与x轴正方向间的夹角为0≤θ≤)。若在第一象限内直线MN的左侧加一垂直xOy平面向外的匀强磁场,这些带电粒子穿过该磁场后都能垂直进入电场。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,带电粒子的比荷,电场强度大小E=Bv0,不计带电粒子重力,求:
(1)粒子从发射到到达荧光屏的最长时间。
(2)符合条件的磁场区域的最小面积。
(3)粒子打到荧光屏上距Q点的最远距离。
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如图所示,圆心在原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,在圆内区域Ⅰ()和圆外区域Ⅱ()分别存在两个磁场方向均垂直于平面的匀强磁场;垂直于平面放置了两块平面荧光屏,其中荧光屏甲平行于轴放置在轴坐标为的位置,荧光屏乙平行于轴放置在轴坐标为的位置。现有一束质量为、电荷量为()、动能为的粒子从坐标为(,0)的点沿轴正方向射入区域Ⅰ,最终打在荧光屏甲上,出现坐标为(,)的亮点。若撤去圆外磁场,粒子打在荧光屏甲上,出现坐标为(,)的亮点。此时,若将荧光屏甲沿轴负方向平移,则亮点的轴坐标始终保持不变。(不计粒子重力影响)
(1)求在区域Ⅰ和Ⅱ中粒子运动速度、的大小。
(2)求在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度、的大小和方向。
(3)若上述两个磁场保持不变,荧光屏仍在初始位置,但从点沿轴正方向射入区域Ⅰ的粒子束改为质量为、电荷量为、动能为的粒子,求荧光屏上的亮点的位置。
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(18分)如图所示,圆心为原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,即圆内区域Ⅰ和圆外区域Ⅱ。区域Ⅰ内有方向垂直于xOy平面的匀强磁场B1。平行于x轴的荧光屏垂直于xOy平面,放置在坐标y=-2.2R的位置。一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(-R,0)的A点沿x正方向射入区域Ⅰ,当区域Ⅱ内无磁场时,粒子全部打在荧光屏上坐标为(0,-2.2R)的M点,且此时,若将荧光屏沿y轴负方向平移,粒子打在荧光屏上的位置不变。若在区域Ⅱ内加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场B2,上述粒子仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ,则粒子全部打在荧光屏上坐标为(0.4R,-2.2R)的 N点。求:
(1)打在M点和N点的粒子运动速度v1、v2的大小。
(2)在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。
(3)若将区域Ⅱ中的磁场撤去,换成平行于x轴的匀强电场,仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ的粒子恰好也打在荧光屏上的N点,则电场的场强为多大?
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(18分)如图所示,圆心为原点、半径为R的圆将xOy平面分为两个区域,即圆内区域Ⅰ和圆外区域Ⅱ。区域Ⅰ内有方向垂直于xOy平面的匀强磁场B1。平行于x轴的荧光屏垂直于xOy平面,放置在坐标y=-2.2R的位置。一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(-R,0)的A点沿x正方向射入区域Ⅰ,当区域Ⅱ内无磁场时,粒子全部打在荧光屏上坐标为(0,-2.2R)的M点,且此时,若将荧光屏沿y轴负方向平移,粒子打在荧光屏上的位置不变。若在区域Ⅱ内加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场B2,上述粒子仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ,则粒子全部打在荧光屏上坐标为(0.4R,-2.2R)的 N点。求:
(1)打在M点和N点的粒子运动速度v1、v2的大小。
(2)在区域Ⅰ和Ⅱ中磁感应强度B1、B2的大小和方向。
(3)若将区域Ⅱ中的磁场撤去,换成平行于x轴的匀强电场,仍从A点沿x轴正方向射入区域Ⅰ的粒子恰好也打在荧光屏上的N点,则电场的场强为多大?
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如图甲所示,以O为原点建立xOy平面直角坐标系.两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称放置,极板长度和极板间距均为l,第一、四象限有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场.紧靠极板左侧的粒子源沿x轴向右连续发射带电粒子,已知粒子的质量为m、电荷量为+q、速度为v0、重力忽略不计.两板间加上如图乙所示的扫描电压(不考虑极板边缘的影响)时,带电粒子恰能全部射入磁场.每个粒子穿过平行板的时间极短,穿越过程可认为板间电压不变;不考虑粒子间的相互作用.
(1)求扫描电压的峰值U0的大小.
(2)已知射入磁场的粒子恰好全部不再返回板间,匀强磁场的磁感应强度B应为多少?所有带电粒子中,从粒子源发射到离开磁场的最短时间是多少?
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如图所示,在xoy平面直角坐标系中,直角三角形ACD内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场.线段CO=OD=l, .在第四象限正方形ODEF内存在沿x轴正方向、大小的匀强电场,沿AC在第三象限放置一平面足够大的荧光屏,屏与y轴平行.一个电子P从坐标原点沿y轴正方向射入磁场,恰好不从AD边射出磁场.已知电子的质量为m,电量为e.试求:
(1)电子射入磁场时的速度大小;
(2)电子在电场中运动的时间;
(3)若另一电子Q从x坐标轴上某点()以相同的速度射入磁场,P、Q打在荧光屏上同一点,电子射入磁场时的坐标x.
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