如图所示,abcd构成一个边长为L的正方形区域,在ac连线的右下方存在场强大小为E、方向垂直于ad向上的匀强电场,在∆abc区域内(含边界)存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,在∆abc区域外、ac连线的左上方存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场,两磁场区域的磁感应强度大小相等.现有两个可视为质点、质量均为m、电荷量均为q的带正电粒子同时从a点射出,粒子甲的初速度方向由a指向d,粒子乙的初速度方向由a指向c,当乙经b到达c点时,刚好与只在电场中运动的甲相遇.若空间为真空,不计粒子重力和粒子间的相互作用力,忽略粒子运动对电、磁场产生的影响。求:
(1)甲的速率v甲和甲从a到c经历的时间t。
(2)乙的速率v乙和磁感应强度大小B满足的条件。
高三物理计算题中等难度题
如图所示,abcd构成一个边长为L的正方形区域,在ac连线的右下方存在场强大小为E、方向垂直于ad向上的匀强电场,在∆abc区域内(含边界)存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,在∆abc区域外、ac连线的左上方存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场,两磁场区域的磁感应强度大小相等.现有两个可视为质点、质量均为m、电荷量均为q的带正电粒子同时从a点射出,粒子甲的初速度方向由a指向d,粒子乙的初速度方向由a指向c,当乙经b到达c点时,刚好与只在电场中运动的甲相遇.若空间为真空,不计粒子重力和粒子间的相互作用力,忽略粒子运动对电、磁场产生的影响。求:
(1)甲的速率v甲和甲从a到c经历的时间t。
(2)乙的速率v乙和磁感应强度大小B满足的条件。
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如图所示,边长为L的正方形abcd区域内有场强大小为E的匀强电场,电场方向与正方形的一条边平行(图中未画出)。一质量为m、电荷量为+q的粒子由ad边中点,以垂直该边的速度v进入该正方形区域,若不计粒子的重力,则该粒子再次从该正方形区域射出时,具有的动能可能是
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如图所示为真空室内研究电子在电场和磁场中运动的简化模型示意图。在xOy平面边长为3L的正方形ABCD(AD边与y轴重台,0为AD中点)区域内,存在三个匀强电场,电场I的场强大小为E,方向沿x轴负方向、电场Ⅱ、Ⅲ的场强大小均为2E,方向分别沿y轴负方向和y轴正方向,三个电场沿x轴方间的宽度均为L。a、b两点位于电场I的左边界y轴上,距坐标原点O的距离均为L/2,今在a点处由静止释放电子。设电子的电量为q,质量为m,不计电子所受重力。
(1)求电子刚进入电场Ⅱ时的速度大小;
(2)求电子离开电场Ⅱ时的位置以及速度方向与x轴正方向所成夹角的正切值;
(3)今在b点沿y轴方向安装一荧光屏,为使电子难直打在要光屏上,可在x≥3L的整个空间区域内加一垂直于xOy平面的匀强磁场,求所加磁场磁感应强度的大小和方向
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如图所示,水平线MN的上方区域存在场强大小为E的匀强电场,其方向指向右上方且与MN的夹角θ=45°,MN的下方区域存在磁感应强度为B的匀强磁场,其方向垂直纸面向外。一个重力不计、质量为m、电量为q的带负电粒子,从MN上的O点,以v0的初速度沿电场方向射入匀强电场,并记为第一次经过MN。求:
(1)粒子从O点出发到第二次经过MN经历的时间t;
(2)粒子第三次经过MN的位置与O之间的距离s;
(3)粒子第四次经过MN时速度v的大小。
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如图所示,相距3L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场I的场强方向竖直向下,PT下方的电场Ⅱ的场强方向竖直向上,电场I的场强大小是电场Ⅱ的场强大小的两倍,在电场左边界AB上有点Q,PQ间距离为L.从某时刻起由Q以初速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场的带电粒子,电量为+q、质量为m.通过PT上的某点R进入匀强电场I后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若PR两点的距离为2L.不计粒子的重力.试求:
(1)匀强电场I的电场强度E的大小和MT之间的距离;
(2)有一边长为a、由光滑弹性绝缘壁围成的正三角形容器,在其边界正中央开有一小孔S,将其置于CD右侧且紧挨CD边界,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中.欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无机械能和电量损失),并返回Q点,需在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于a,求磁感应强度B的大小应满足的条件以及从Q出发再返回到Q所经历的时间.
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研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型如图。在Oxy平面的ABCD区域内,存在两个场强大小均为E的匀强电场I和II,两电场的边界均是边长为L的正方形,方向如图所示(不计电子所受重力)。
1.在AB边的中点处由静止释放的电子,求电子从CD边射出时出射点的纵坐标y。
2.在电场I区域内适当位置由静止释放电子,若电子恰能从II区域左下角D处离开,
求所有释放点的位置。
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(18分)如图所示,相距3L的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场I的场强方向竖直向下,PT下方的电场II的场强方向竖直向上,电场I的场强大小是电场Ⅱ的场强大小的两倍,在电场左边界AB上有点Q,PQ间距离为L。从某时刻起由Q以初速度v0沿水平方向垂直射入匀强电场的带电粒子,电量为+q、质量为m。通过PT上的某点R进入匀强电场I后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若PR两点的距离为2L。不计粒子的重力。试求:
(1)匀强电场I的电场强度E的大小和MT之间的距离;
(2)有一边长为a、由光滑弹性绝缘壁围成的正三角形容器,在其边界正中央开有一小孔S,将其置于CD右侧且紧挨CD边界,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无机械能和电量损失),并返回Q点,需在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于,求磁感应强度B的大小应满足的条件以及从Q出发再返回到Q所经历的时间。
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(21分)如图所示,x轴上方存在磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外(图中未画出)。x轴下方存在匀强电场,场强大小为E,方向沿与x轴负方向成60°角斜向下。一个质量为m,带电量为+e的质子以速度v0从O点沿y轴正方向射入匀强磁场区域。质子飞出磁场区域后,从b点处穿过x轴进入匀强电场中,速度方向与x轴正方向成30°,之后通过了b点正下方的c点。不计质子的重力。
(1)画出质子运动的轨迹,并求出圆形匀强磁场区域的最小半径和最小面积;
(2)求出O点到c点的距离。
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