题目列表(包括答案和解析)
某同学设想用带电粒子的运动轨迹做出“0”、“8”字样,首先,如图甲所示,在真空空间的竖直平面内建立直角坐标系
,在
和
处有两个与
轴平行的水平界面
和
,它们把空间分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,在三个区域内分别存在匀强磁场
、
、
,其
大小满足
,方
向如图甲所示.在Ⅱ区域内的
轴左右
两侧还分别存在匀强电场
、
(图中
未画出),忽略所有电、磁场的边缘效应.
是以坐标原点
为中心对称的正方
形,其边长
.现在界面
上的
A处沿
轴正方向发射一比荷
的带正电荷的粒子(重力不计),粒子恰能沿图中实线途经B、C、,D三点后回到A点并做周期性运动,轨迹构成一个“0”字.已知粒子每次穿越Ⅱ区域时均做直线运动.
(1)求
、
的大小和方向.
(2)去掉Ⅱ和Ⅲ区域中的匀强电场和磁场,其他条件不变,仍在A处以相同的速度发射相同的粒子,请在Ⅱ和Ⅲ区城内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场,使粒子运动的轨迹成为上下对称的“8”字,且粒子运动的周期跟甲图中相同.请通过必要的计算和分析,求出你所设计的“场”的大小、方向和区域,并在乙图中描绘出带电粒子的运动轨迹和你所设计的“场”.(上面半圆轨迹已在图中画出)
某同学设想用带电粒子的运动轨迹做出“0”、“8”字样,首先,如图甲所示,在真空空间的竖直平面内建立xoy坐标系,在y1=0.1m和y2= -0.1m处有两个与x轴平行的水平界面PQ和MN把空间分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域,在三个区域中分别存在匀强磁场B1、B2、B3,其大小满足B2=2B1=2B3=0.02T,方向如图甲所示。在Ⅱ区域中的y轴左右两侧还分别存在匀强电场E1、E2(图中未画出),忽略所有电、磁场的边缘效应. ABCD是以坐标原点O为中心对称的正方形,其边长L=0.2m。现在界面PQ上的A处沿y轴正方向发射一比荷q/m=108c/kg的带正电荷的粒子(重力不计),粒子恰能沿图中实线途经B、C、D三点后回到A点并做周期性运动,轨迹构成一个“0”字.己知粒子每次穿越Ⅱ区域时均做直线运动.
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(1)求E1、E2场的大小和方向
(2)若去掉Ⅱ和Ⅲ区域中的匀强电场和磁场,其他条件不变,仍在
处以相同的速度发射相同的粒子,请在Ⅱ和Ⅲ区域内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场,使粒子运动的轨迹成为上、下对称的“8”字,且粒子运动的周期跟甲图中相同,请通过必要的计算和分析,求出你所设计的“场”的大小、方向和区域,并在乙图中描绘出带电粒子的运动轨迹和你所设计的“场”(上面半圆轨迹己在图中画出)
班级 姓名 学号
一、二、选择题:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
D
C
D
B
D
AD
BC
AD
ABD
三、填空题:
10、(8分)⑴20.30 ⑵①S1/2T;② 9.71~9.73 ③阻力作用 (每空2分)
11、
(12分)①B;D;F (每空1分,共3分)
② (4分)
③ (3分)
④变大 (2分)
12、(10分)(1)E 3分
(2)此波向右传播 2分
波速
3分
1.0秒内b质点通过的路程是
2分
四、计算题:
13、(12分)(1)由于小孩无碰撞进入圆弧轨道,即小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向,则
(1分)
又由
(2分)
而
(1分)
联立以上各式得
(2分)
(2)设小孩到最低点的速度为v,由机械能守恒,有
(2分)
在最低点,据牛顿第二定律,有
(2 分)
代入数据解得FN=1290N(1分)
由牛顿第三定律可知,小孩对轨道的压力为1290N. (1分)
14、(13分)(1)
(2分)
(2)
(2分)
(2分)
U=IR(1分)
由以上各式得v=2.5m/s(1分)
(3)金属棒加速度
(1分)
由牛顿定律
(2分)
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由以上各式得P=0.25W(1分)
15、(17分)
.files/image109.jpg)
g
16、(17分)(1)I、III区域中
(2分)
(1分)
在II区域的电磁场中运动满足
(2分)
(1分)
方向水平向右(1分)
同理E2=2×103V/m方向水平向左.(1分)
(2)根据对称性,在区域III中只能存在匀强磁场,且满足B3=B2=0.1T,方向垂直纸面向外. (2分)
由于周期相等,所以在区域II中只能存在匀强电场,且方向必须与x轴平行,(2分)
从B点运动至O点做类平抛运动,时间
(1分)
沿y轴方向的位移是L,则
(1分)
由牛顿第二定律qE=ma(1分)
代入数据解得E=2×103V/m(1分)
根据
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