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1、计算题 电量为q质量为m的负粒子,由静止从电场边界上O点进入如图所示的电场、磁场,电场强度为E,磁感强度为B,电场宽度为L,磁场足够大。(不计带电粒子重力)
1)求带电粒子从O点出发后第一次到达电磁场边界时的速度;
2)求带电粒子从O点出发后到第二次到达电磁场边界时的时间;
3)求带电粒子从O点出发后到第三次到达电磁场边界过程中经过的路程;
?
参考答案:(1)
,解得
(3分)
(2)在电场中:
,(2分);在磁场中:
,(2分)
(1分)
(3)在电场中:
(2分);在磁场中:
(2分)
(1分)
本题解析:略
本题难度:简单
2、计算题 如图所示,在真空中,半径为R=5L0的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离为d=6L0,板长为L=12L0,板的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上。有一电荷量为q、质量为m的带电的粒子,以速度v0从圆周上的a点沿垂直于半径OO1并指向圆心的方向进入磁场平面,当从圆周上的O1点水平飞出磁场时,给M、N板加上如图所示电压,最后粒子刚好以平行于M板的速度,从M板的边缘飞出(不计粒子重力)。求:
(1)磁场的磁感应强度;
(2)求交变电压的周期T和电压U0的值;
(3)若
时,该粒子从M、N板右侧沿板的中心线仍以速率v0向左射入M、N之间,求粒子从磁场中射出的点到a点的距离。

参考答案:解:(1)粒子由a点进入磁场在洛仑兹力作用下做圆周运动,所以
①
由题意知粒子圆周运动的半径:
②
由①、②得:
(2)据题意,粒子在电场中的运动时间为周期的整数倍,即:
于是得:
粒子在电场中运动侧向总位移:
带入已知量计算得:
(3)由粒子在磁场中的受力可判断粒子带负电,粒子在
时刻进入电场后向N板偏转,由题意知粒子应刚好平行于N板从N板的边缘水平飞出,并沿着水平方向进入磁场。如图,设粒子从B点进入磁场,从C点射出,O"点为粒子圆周运动的圆心,由(1)知:
,所以OBO"C为菱形,故有
,由于粒子水平射出,故O"B⊥v0,于是OC⊥v0,方向竖直,故aOC共线,所以射出的点到a点的距为:aC=2R=10L0
本题解析:
本题难度:困难
3、计算题 如图所示,串联阻值为R的闭合电路中,面积为S的正方形区域abcd存在一个方向垂直纸面向外、磁感应强度均匀增加且变化率为k的匀强磁场Bt,abcd的电阻值也为R,其他电阻不计。电阻两端又向右并联一个平行板电容器。在靠近M板处由静止释放一质量为m、电量为+q的带电粒子(不计重力),经过N板的小孔P进入一个垂直纸面向内、磁感应强度为B的圆形匀强磁场,已知该圆形匀强磁场的半径为
。求:
(1)电容器获得的电压;
(2)带电粒子从小孔P射入匀强磁场时的速度;
(3)带电粒子在圆形磁场运动时的轨道半径及它离开磁场时的偏转角。

参考答案:解:(1)根据法拉第电磁感应定律,闭合电路的电动势为
根据闭合电路的欧姆定律,闭合电路的电流为
电阻获得的电压
因电容器与电阻是并联的,故电容器获得的电压
(2)带电粒子在电容器中受到电场力作用而做匀加速直线运动,根据动能定理,有:
得到带电粒子从小孔射入匀强磁场时的速度为
(3)带电粒子进入圆形匀强磁场后,洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力,有:
得带电粒子在圆形匀强磁场运动的半径为
又圆形磁场的半径
,即
根据左手定则,带电粒子在圆形磁场向右转过的圆周(如右图所示),故它离开磁场时的偏转角为90°。
本题解析:
本题难度:困难
4、选择题 如图所示,与电源断开的带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存在着水平方向的匀强磁场.某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点由静止开始下滑,经过轨道端点P(轨道上P点的切线沿水平方向)进入板间后恰好沿水平方向做直线运动.若保持磁感应强度不变,使两板间的距离稍减小一些,让小球从比a点稍低一些的b点由静止开始滑下,在经P点进入板间的运动过程中( )
A.电场力对小球做负功
B.小球所受电场力变大
C.小球仍可能做直线运动
D.小球将做曲线运动