(16分)如图所示,在xoy平面内第二象限的某区域存在一个矩形匀强磁场区,磁场方向垂直xoy平面向里,边界分别平利于x轴和y轴。一电荷量为e、质量为m的电子,从坐标原点为O以速度v0射入第二象限,速度方向与y轴正方向成45°角,经过磁场偏转后,通过P(0,a)点,速度方向垂直于y轴,不计电子的重力。
(1)若磁场的磁感应强度大小为B0,求电子在磁场中运动的时间t;
(2)为使电子完成上述运动,求磁感应强度的大小应满足的条件;
(3)若电子到达y轴上P点时,撤去矩形匀强磁场,同时在y轴右侧加方向垂直xoy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B1,在y轴左侧加方向垂直xoy平面向里的匀强电场,电子在第(k+1)次从左向右经过y轴(经过P点为第1次)时恰好通过坐标原点。求y轴左侧磁场磁感应强度大小B2及上述过程电子的运动时间t。
高三物理计算题中等难度题
(16分)如图所示,在xoy平面内第二象限的某区域存在一个矩形匀强磁场区,磁场方向垂直xoy平面向里,边界分别平利于x轴和y轴。一电荷量为e、质量为m的电子,从坐标原点为O以速度v0射入第二象限,速度方向与y轴正方向成45°角,经过磁场偏转后,通过P(0,a)点,速度方向垂直于y轴,不计电子的重力。
(1)若磁场的磁感应强度大小为B0,求电子在磁场中运动的时间t;
(2)为使电子完成上述运动,求磁感应强度的大小应满足的条件;
(3)若电子到达y轴上P点时,撤去矩形匀强磁场,同时在y轴右侧加方向垂直xoy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B1,在y轴左侧加方向垂直xoy平面向里的匀强电场,电子在第(k+1)次从左向右经过y轴(经过P点为第1次)时恰好通过坐标原点。求y轴左侧磁场磁感应强度大小B2及上述过程电子的运动时间t。
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(22分)如图所示,在xoy平面内第二象限的某区域存在一个圆形匀强磁场区,磁场方向垂直xoy平面向外。一电荷量为e、质量为m的电子,从坐标原点O处以速度v0射入第二象限,速度方向与y轴正方向成30°角,经过磁场偏转后,通过P(0,)点,速度方向垂直于y轴,不计电子的重力。电子在圆形磁场区域中作圆周运动的轨道半径为,求:
(1)电子从坐标原点O 运动到P点的时间t1;
(2)所加圆形匀强磁场区域的最小面积;
(3)若电子到达y轴上P点时,撤去圆形匀强磁场,同时在y轴右侧加方向垂直xoy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B1,在y轴左侧加方向垂直xoy平面向里的匀强磁场,电子在第(k+1)次从左向右经过y轴(经过P点为第1次)时恰好通过坐标原点。求y轴左侧磁场磁感应强度大小B2及从P点运动到坐标原点的时间t2
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如图所示,在竖直平面内的xoy坐标系中,有一个边界为圆形的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直xoy平面向里,其边界分别过原点O(0,0)、点P(L,0)和点Q(0, ),第一象限内同时还存在一个竖直方向的匀强电场,一比荷为k的带电小球以某一初速度平行y轴正方向从P点射入磁场做匀速圆周运动,并从Q点离开磁场,重力加速度为g,求
(1)匀强电场的方向和场强E的大小;
(2)小球在磁场中运动的速率和时间t;
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如图所示,金属线框abcd置于光滑水平桌面上,其右方存在一个有理想边界的方向竖直向下的矩形匀强磁场区,磁场宽度大于线圈宽度.金属线框在水平恒力F作用下向右运动,ab边始终保持与磁场边界平行.ab边进入磁场时线框恰好能做匀速运动.则下列说法中正确的是( )
A.线框穿出磁场过程中,一定先做减速运动
B.线框完全处于磁场中的运动阶段,F做的功大于线框动能的增加量
C.线框进入磁场过程,F做的功大于线框内增加的内能
D.线框穿出磁场过程中,F做的功等于线框中产生的焦耳热
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如图所示,金属线框 abcd 置于光滑水平桌面上,其右方存在一个有理想边界的方向竖直向下的矩形匀强磁场区,磁场宽度大于线圈宽度。金属线框以速度v0开始向右运动最终穿过磁场区域,ab 边始终保持与磁场边界平行,则在线框进入磁场区域和离开磁场区域过程
A.线框受到的安培力方向相同
B.线框受到的安培力大小相同
C.通过线框导体横截面的电量相同
D.线框中产生的热量相同
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如图所示,在平面直角坐标系xoy的一、二象限内,分别存在以虚线OM为边界的匀强电场和匀强磁场。匀强电场方向沿y轴负方向,匀强磁场方向垂直于Xoy平面向里,虚线OM与x轴负方向成45°角。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O处以速度v0沿x轴正方向运动,粒子每次到x轴将反弹,第一次反弹无能量损失,以后每次反弹水平分速度不变、竖直分速度大小均减为反弹前的、方向相反。电场强度大小等于,磁感应强度大小等于,求:(不计粒子重力,题中各物理量单位均为国际单位,计算结果可用分式表示)
(1)带电粒子第三次经过OM时的坐标;
(2)带电粒子第三次到达OM时经过的时间;
(3)带电粒子从第二次进入电场开始,沿电场方向运动的总路程。
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如图所示,在平面直角坐标系xoy的一、二象限内,分别存在以虚线OM为边界的匀强电场和匀强磁场。匀强电场方向沿y轴负方向,匀强磁场方向垂直于xoy平面向里,虚线OM与x轴负方向成45°角。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O处以速度v0沿x轴正方向运动,粒子每次到x轴将反弹,每次反弹水平分速度不变、竖直分速度大小均减为反弹前的倍、方向相反。电场强度大小为,磁感应强度大小为,求:
(不计粒子重力,题中各物理量单位均为国际单位,计算结果可用分式表示)
(1)带电粒子在磁场中运动的时间;
(2)带电粒子最后一次经过OM时的位置坐标;
(3)带电粒子从最后一次经过OM时开始,沿电场方向运动的总路程。
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如图所示,在平面直角坐标系xoy的一、二象限内,分别存在以虚线OM为边界的匀强电场和匀强磁场。匀强电场方向沿y轴负方向,匀强磁场方向垂直于xoy平面向里,虚线OM与x轴负方向成45°角。一质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标原点O处以速度v0沿x轴正方向运动,粒子每次到x轴将反弹,每次反弹水平分速度不变、竖直分速度大小均减为反弹前的倍、方向相反。电场强度大小为,磁感应强度大小为,求:
(不计粒子重力,题中各物理量单位均为国际单位,计算结果可用分式表示)
(1)带电粒子在磁场中运动的时间;
(2)带电粒子最后一次经过OM时的位置坐标;
(3)带电粒子从最后一次经过OM时开始,沿电场方向运动的总路程。
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如图所示,真空中xOy 平面内有一束宽度为d 的带正电粒子束沿x 轴正方向运动,所有粒子为同种粒子,速度大小相等,在第一象限内有一方向垂直xOy 平面的有界匀强磁场区(图中未画出),所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x 轴上的a 点.下列说法中正确的是( )
A.磁场方向一定是垂直xOy 平面向里
B.所有粒子通过磁场区的时间相同
C.所有粒子在磁场区运动的半径相等
D.磁场区边界可能是圆
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如图所示,真空中xOy 平面内有一束宽度为d 的带正电粒子束沿x 轴正方向运动,所有粒子为同种粒子,速度大小相等,在第一象限内有一方向垂直xOy 平面的有界匀强磁场区(图中未画出),所有带电粒子通过磁场偏转后都会聚于x 轴上的a 点.下列说法中正确的是
A.磁场方向一定是垂直xOy 平面向里
B.所有粒子通过磁场区的时间相同
C.所有粒子在磁场区运动的半径相等
D.磁场区边界可能是圆
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