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如图所示,在直角坐标系的第三象限有垂直纸面向里的磁感应强度为B0的匀强磁场和竖直向下的电场强度为E0的匀强电场,一系列电荷量为q、质量不同的带负电的粒子(不计重力),沿与x轴平行的水平线通过第三象限电磁场进入y轴右侧垂直纸面向外的磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场左边界与y轴重合,磁场右边界与y轴平行且与x轴交于P点,已知OP=L,磁场上下足够长.
(1)求这束带电粒子速度的大小v;
(2)质量满足什么条件的带电粒子能第2次从y轴通过?
(3)如果一种带电粒子与磁场右边界成60°角射出磁场,则带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中的运动时间是多少?
(1)由力的平衡条件,得:qE0=qvB0
得:v=
E0
B0
        
(2)带电粒子在磁场中运动时,根据牛顿第二定律,有:
qvB=m
v2
R

整理得带电粒子质量:m=
qBR
v

由此式可知,质量越大的半径对应也越大,由几何关系做匀速圆周运动最大半径等于L,最大质量m=
qBLB0
E0

因此带电粒子能第2次从Y轴通过的质量应满足m≤
qBLB0
E0

(3)由几何关系可知带电粒子在磁场中运动时轨道半径为:R=2L,
运动周期为:T=
2πR
v

带电粒子在B磁场中运动时间为:t=
T
12

联立解得:t=
πlB0
3E0

答:(1)这束带电粒子速度的大小v=
E0
B0

(2)质量满足m≤
qBLB0
E0
条件的带电粒子能第2次从y轴通过;
(3)如果一种带电粒子与磁场右边界成60°角射出磁场,则带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中的运动时间是
πlB0
3E0
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法错误的是(  )
A.三个粒子都带正电荷
B.c粒子速率最小
C.c粒子在磁场中运动时间最短
D.它们做圆周运动的周期Ta=Tb=Tc

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,边长为L的正方形PQMN区域内(含边界)有垂直于纸面向外的匀强磁场,左侧有水平向右的匀强电场,场强大小为E.质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点由静止开始释放,OPQ三点在同一水平直线上,OP=L,带电粒子从边界NM上的O′点离开磁场,O′与N点距离为
L
3
,则磁场磁感应强度的可能数值为(不计带电粒子重力)(  )
A.
9
5
2mE
qL
B.3
2mE
qL
C.
12
5
2mE
qL
D.2
2mE
qL

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,水平放置的两平行金属板间存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B1,方向与纸面垂直,电场的场强E=2.0×105V/m,方向竖直向下,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘建立平面直角坐标系xOy,在第一象限内,存在着以AO为理想边界的两个匀强磁场区域,方向如图所示,磁感应强度B2=B3=0.6T,AO和y轴间的夹角θ=30°.一束带负电的粒子,质量不同,带电量q=2.5×10-8C,以v=5×105m/s的水平速度从P点射入板间,沿PQ做直线运动,穿出平行板区域后从y轴上坐标为(0,0.3m)的Q点垂直于y轴射入磁场区域.(粒子的重力不计)
(1)求磁感应强度B1的大小和方向;
(2)若粒子不能穿过AO边界,试确定其质量m应满足的条件;
(3)若m=9.0×10-15kg,求粒子从Q点进入磁场区域开始至第n次通过AO边界时的位置到原点O的距离和该过程经历的时间.(结果可保留π)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,正方形容器处在匀强磁场中.一束电子从a孔垂直进入磁场射入容器中,其中一部分从c空射孔射出,一部分从d孔射出,则下列说法正确的是(  )
A.从两孔射出的电子速率之比为vc:vd.=2:1
B.从两孔射出的电子在容器中运动所用时间之比为tc:td=1:2.
C.从两孔时出的电子在容器中运动时的加速度大小之比ac:ad=1:2
D.从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比ac:ad=2:1

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,两根足够长电阻不计的光滑导轨MM′和NN′间距为L=0.1m与水平方向成θ=30°角,MM’和NN’间有垂直导轨向上,磁感应强度B0=1T的匀强磁场,质量m0=0.1kg、阻值r=0.2Ω的金属棒ab垂直横跨在导轨上,电阻R=0.1Ω,在其两端连接竖直放置的间距为d=0.1m的平行金属板,板间有垂直纸面向里,磁感应强度B1=2T的匀强磁场.粒子源能发射沿水平方向的速率、质量和电量皆不相同的带电的粒子,经过金属板后部分粒子从与粒
子源处在同一水平线的小孔O飞入垂直纸面向里强度B2=4T宽度为d的匀强磁场ABCD区域.在磁场左下边界处放置如图所示的长2d的感光板.已知:导轨电阻不计,粒子重力不计.(g取10m/s2
求:(1)释放ab棒后ab棒能达到的最大速度vm的大小;
(2)ab棒达到最大速度后,能从O点进入B2磁场区域的粒子速度v的大小;
(3)感光板上能接收到的粒子比荷(
q
m
)的范围.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,条形区域AA′BB′中存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B的大小为0.3T,AA′、BB′为磁场边界,它们相互平行,条形区域的长度足够长,宽度d=1m.一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以沿着与AA′成60°角、大小不同的速度射入磁场,当粒子的速度小于某一值v0时,粒子在磁场区域内的运动时间t0=4×10-6s;当粒子速度为v1时,刚好垂直边界BB′射出磁场.取π=3,不计粒子所受重力.求:
(1)粒子的比荷
q
m

(2)速度v0和v1的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

已知某一带负电的粒子以以速度V0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向外,有界磁场的宽度为d,粒子飞出磁场时速度的方向变化了30°,﹙粒子的重力不计﹚求:
(1)该粒子的比荷.
(2)粒子在磁场中飞行的时间.﹙结果均用d、B、V0表示﹚

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,左侧为两间距d=10cm的平行金属板,加上电压;中间用虚线框表示的正三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1,三角形底点A与下金属板平齐,AB边的中点P恰好在上金属板的右端点;三角形区域AC右侧也存在垂直纸面向里,范围足够大的匀强磁场B2.现从左端沿中心轴线方向以v0射入一个重力不计的带电微粒,微粒质量m=1.0×10-10kg,带电荷量q=-1.0×10-4C;带电粒子恰好从P点垂直AB边以速度v=2×105m/s进入磁场,则
(1)求带电微粒的初速度v0
(2)若带电微粒第一次垂直穿过AC,则求磁感应强度B1及第一次在B1中飞行时间;
(3)带电微粒再次经AC边回到磁场B1后,求
B2
B1
的取值在什么范围可以使带电微粒只能从BC边穿出?

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