如图所示,坐标轴y过半径为R的圆形区域的圆心,坐标轴x与该区域相切。AB为磁场圆的水平直径,P点到AB的距离为。圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ。离子速度选择器的极板平行于坐标轴x,板间存在方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场Ⅰ,且电场强度大小为E,磁感应强度大小为B1。垂直坐标轴x放置的加速电场中的离子源M,紧靠右极板,可释放初速度为零的带电离子。离子在加速电场加速后恰好沿坐标轴x负方向匀速通过离子速度选择器,然后从P点射入圆形区域匀强磁场Ⅱ,并从坐标原点O射出磁场Ⅱ。已知加速电场的电压为U0。不计离子重力。求:
(1) 离子电性和比荷;
(2) 圆形区域内匀强磁场的磁感应强度B2;
(3) 离子在圆形区域匀强磁场中的运动时间。
高三物理简答题困难题
如图所示,坐标轴y过半径为R的圆形区域的圆心,坐标轴x与该区域相切。AB为磁场圆的水平直径,P点到AB的距离为。圆形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ。离子速度选择器的极板平行于坐标轴x,板间存在方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场Ⅰ,且电场强度大小为E,磁感应强度大小为B1。垂直坐标轴x放置的加速电场中的离子源M,紧靠右极板,可释放初速度为零的带电离子。离子在加速电场加速后恰好沿坐标轴x负方向匀速通过离子速度选择器,然后从P点射入圆形区域匀强磁场Ⅱ,并从坐标原点O射出磁场Ⅱ。已知加速电场的电压为U0。不计离子重力。求:
(1) 离子电性和比荷;
(2) 圆形区域内匀强磁场的磁感应强度B2;
(3) 离子在圆形区域匀强磁场中的运动时间。
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如图所示,平面坐标系中,圆形区域的匀强磁场,圆心坐标(R,R),半径为R,与坐标轴相切于A、C两点。今有两带相同电量的负电粒子甲、乙从P、Q两点分别以速度、水平向右运动,并刚好同时进入圆形磁场。P、Q在y轴上,且PA=QA=R/2,不计它们的重力及相互作用的库仑力。通过磁场偏转后,均能通过C点,进入下方的薄弧形阻挡层MN,弧形层的圆心为C,半径r=R;若粒子进入该区域将会等速率反向弹回去,与弧形阻挡层作用时间忽略不计,且粒子电量不变。
(1)若甲粒子电量为q1,质量为m1,求磁感应强度B
(2)若v1=v2,求甲、乙粒子从进入磁场开始至第一次到达C点所有的时间之比t1:t2
(3)若两粒子能在运动中相遇,试求甲、乙粒子的质量之比m1:m2
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如图所示,在半径为R的圆形区域存在垂直于纸面向里的磁场,磁感应强度为B,AB和CD是两个直径,O点为圆心,P点为圆周上的一定,P点到AB的距离为,在P点有一粒源,沿平面向各个方向发射电荷量为q,质量为m的带负电的粒子。
(1)若一粒子的速度大小为,沿平行于AB的方向射入磁场,则该粒子在磁场中的运动时间为多少?
(2)若一粒子的速度大小为,沿平行于AB的方向射入磁场,则该粒子在磁场中的运动时间为多少?
(3)若粒子源所有粒子的速度均为,则所以粒子在磁场中运动范围的面积是多少?
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如图所示,在半径为R的圆形区域存在垂直于纸面向里的磁场,磁感应强度为B,AB和CD是两个直径,O点为圆心,P点为圆周上的一定,P点到AB的距离为,在P点有一粒源,沿平面向各个方向发射电荷量为q,质量为m的带负电的粒子。
(1)若一粒子的速度大小为,沿平行于AB的方向射入磁场,则该粒子在磁场中的运动时间为多少?
(2)若一粒子的速度大小为,沿平行于AB的方向射入磁场,则该粒子在磁场中的运动时间为多少?
(3)若粒子源所有粒子的速度均为,则所以粒子在磁场中运动范围的面积是多少?
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如图所示,在直角坐标系xOy中,位于坐标轴上的M、N、P三点到坐标原点O的距离均为r,在第二象限内以O1(-r,r)为圆心,r为半径的圆形区域内,分布着方向垂直xOy平面向外的匀强磁场;现从M点平行xOy平面沿不同方向同时向磁场区域发射速率均为v的相同粒子,其中沿MO1方向射入的粒子恰好从P点进入第一象限。为了使M点射入磁场的粒子均汇聚于N点,在第一象限内,以适当的过P点的曲线为边界(图中未画出,且电场边界曲线与磁场边界曲线不同),边界之外的区域加上平行于y轴负方向的匀强电场或垂直xOy平面的匀强磁场,不考虑粒子间的相互作用及其重力。下列说法正确的是( )
A. 若OPN之外的区域加的是磁场,曲线PN一定是圆弧
B. 若OPN之外的区域加的是电场,粒子到达N点时的速度最大为v
C. 若OPN之外的区域加的是电场,粒子到达N点时的速度方向不可能与x轴成45°
D. 无论OPN之外的区域加的是电场还是磁场,并不总是沿MO1射出的粒子最晚到达N点
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电视机显像管原理如图所示,圆形磁场区域半径为R,磁感应强度大小为B0,垂直纸面向外.在磁场右边距离圆心2R处有一竖直放置的足够大的接收屏,过磁场区域圆心O的水平直线与接收屏相交于O1.以O1为坐标原点沿接收屏竖直向上建立y轴,电子枪水平放置于OO1连线上,电子由静止开始经电子枪加速后从A点射入磁场,并从磁场区域最高点C射出.已知电子电荷量大小为e,质量为m.
(1) 求电子枪加速电压U0;
(2) 为使电子打在接收屏上的不同位置,需要调节磁感应强度,求粒子打在屏上的位置y和磁感应强度B的关系;
(3) 若不慎将电子枪沿竖直方向向上平移了一段距离,为控制电子打在接收屏上位置处,需要将磁感应强度B调节为多少?
(参考公式:)
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(18分)如图所示,真空中以为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域的最下端与xoy坐标系的x轴相切于坐标原点O,圆形区域的右端与平行y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴的上方足够大的范围内有方向水平向左的匀强电场,电场强度E=1.0×105 N/C。现从坐标原点O沿xoy平面在y轴两侧各30°角的范围内发射速率均为v0=1.0×106m/s的带正电粒子,粒子在磁场中的偏转半径也为r=0.1m,已知粒子的比荷,不计粒子的重力、粒子对电磁场的影响及粒子间的相互作用力,求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小;
(2)沿y轴正方向射入磁场的粒子,在磁场和电场中运动的总时间;
(3)若将匀强电场的方向改为竖直向下,其它条件不变,则粒子达到x轴的最远位置与最近位置的横坐标之差。
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如图所示,真空中以为圆心,半径r=0.1m的圆形区域内只存在垂直纸面向外的匀强磁场,圆形区域的最下端与xoy坐标系的x轴相切于坐标原点O,圆形区域的右端与平行y轴的虚线MN相切,在虚线MN右侧x轴的上方足够大的范围内有方向水平向左的匀强电场,电场强度E=1.0×105 N/C。现从坐标原点O沿xoy平面在y轴两侧各30°角的范围内发射速率均为v0=1.0×106m/s的带正电粒子,粒子在磁场中的偏转半径也为r=0.1m,已知粒子的比荷,不计粒子的重力、粒子对电磁场的影响及粒子间的相互作用力,求:
(1)磁场的磁感应强度B的大小;
(2)沿y轴正方向射入磁场的粒子,在磁场和电场中运动的总时间;
(3)若将匀强电场的方向改为竖直向下,其它条件不变,则粒子达到x轴的最远位置与最近位置的横坐标之差。
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如图甲所示,直角坐标系xoy的第二象限有一半径为R=a的圆形区域,圆形区域的圆心坐标为(-a,a),与坐标轴分别相切于P点和N点,整个圆形区域内分布有磁感应强度大小为B的匀强磁场,其方向垂直纸面向里(图中未画出).带电粒子以相同的速度在纸面内从P点进入圆形磁场区域,速度方向与x轴负方向成θ角,当粒子经过y轴上的M点时,速度方向沿x轴正方向,已知M点坐标为(0,4a/3).带电粒子质量为m、带电量为–q.忽略带电粒子间的相互作用力,不计带电粒子的重力,求:
(1)带电粒子速度大小和cosθ值;
(2)若带电粒子从M点射入第一象限,第一象限分布着垂直纸面向里的匀强磁场,已知带电粒子在该磁场的一直作用下经过了x轴上的Q点,Q点坐标为(a,0),该磁场的磁感应强度B′大小为多大?
(3)若第一象限只在y轴与直线x=a之间的整个区域内有匀强磁场,磁感应强度大小仍为B.方向垂直纸面,磁感应强度B随时间t变化(B—t图)的规律如图乙所示,已知在t=0时刻磁感应强度方向垂直纸面向外,此时某带电粒子刚好从M点射入第一象限,最终从直线x=a边界上的K点(图中未画出)穿出磁场,穿出磁场时其速度方向沿x轴正方向(该粒子始终只在第一象限内运动),则K点到x轴最大距离为多少?要达到此最大距离,图乙中的T值为多少?
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如图所示,在平面直角坐标系xOy的y轴右侧半径为R的半圆形区域中有垂直纸面向外的匀强磁场,半圆形磁场区域的圆弧边界与y轴相切于坐标原点O,直径边界平行于y轴;在第三象限存在平行于x轴且沿x轴正方向的匀强电场。一质量为m、带电量为+q的粒子从P点以大小为v0的初速度垂直x轴向上进入电场,粒子经电场加速后从磁场区域边界上的S点(未画出)进人磁场,且此时速度方向与y轴正方向的夹角为θ=30°,经过磁场偏转之后恰好从Q(R,d)点垂直直径出射。已知P点横坐标为-b,d=R,不计带电粒子重力的影响,求:
(1)匀强电场的电场强度E的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小
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