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(10分)如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点A(0,L)。一质量为m、电荷量为e的电子从A点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场,并从x轴上的B点射出磁场,射出B点时的速度方向与x轴正方向的夹角为60°。求:

(1)电子在磁场中运动的轨迹半径r;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)电子在磁场中运动的时间t。
(1)  (2)


试题分析:(1)设电子在磁场中轨迹的半径为r,运动轨迹如图,
可得电子在磁场中转动的圆心角为60°,
由几何关系可得:       (2分)
解得轨迹半径      (1分)
(2)对于电子在磁场中运动,有:      (2分)
解得磁感应强度B的大小:    (1分)
(3)电子在磁场中转动的周期       (2分)
电子转动的圆心角为60°,则电子在磁场中运动的时间   (2分)
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q="0.2" C.将弹簧拉至水平后,以初速度V0="20" m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平,其大小V="15" m/s.若O、O1相距R="1.5" m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的匀强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r="0.5" m的圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g="10" m/s2。那么,

(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?
(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。
(3)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(22分) 如图所示,在平面直角坐标系O点处有一粒子源,该粒子源可向x ³ 0的范围内发射比荷C/kg的带正电粒子,粒子速度范围为(c为真空中的光速),在0£x< 1m的I区域存在垂直于坐标平面向外、磁感强度B1=1T的匀强磁场,在1m£x£3 m的II区域存在垂直坐标平面向里、磁感强度B2 = 0.5T的匀强磁场,不计粒子重力。

(1) 速度多大的粒子不可能进入II区域? 并指出这些粒子在y轴上射出的范围。
(2) 对能从(1m,0)点进入II区域的粒子,它在O点发射速度的方向(用与x轴正向夹角q表示)与其大小满足的什么关系? 在O点发射的什么方向范围内的粒子才有可能经过(1m,0)点?
(3) 对在O点与+y方向成45°角入射的粒子,在答题卡的图上用圆规和直尺作出它们在x=3m边界上射出的范围,并在各射出点标出速度矢量(要求你画的图能表明各速度的矢量长短关系及方向关系)。
(图中要留下清晰的作图痕迹,使阅卷者能看得清你的作图过程,不要求写出作图依据和作图过程) 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

下列说法中正确的是(  )
A.带电粒子在磁场中运动时,只有当其轨迹为圆时才有洛伦兹力不对带电粒子做功
B.不论带电粒子在磁场中做何运动,洛伦兹力均不对带电粒子做功
C.因为安培力是洛伦兹力的宏观表现,因而安培力使通电导体运动时,也不对导体做功
D.因为洛伦兹力对运动电荷不做功,因此带电粒子在磁场中运动时,它的速度不发生变化

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,∠A=60°,AO=a。在O点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子,粒子的电量大小为q,质量为m,发射速度大小都为v0,发射方向由图中的角度θ表示.不计粒子间的相互作用及重力,下列说法正确的是(    )

A.若v0=,则以θ=0°方向射入磁场的粒子在磁场中运动的时间为
B.若v0=,则以θ=60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短
C.若v0=,则以θ<30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等
D若v0=,则在AC边界上只有一半区域有粒子射出

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在半导体离子注入工艺中,初速度可忽略的磷离子P和P3,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示.已知离子P在磁场中转动θ=30°后从磁场右边界射出.在电场和磁场中运动时,离子P和P3

A.在电场中的加速度之比为1∶1
B.在磁场中运动的半径之比为∶1
C.在磁场中转过的角度之比为1∶2
D.离开电场区域时的动能之比为1∶3

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在边长为L的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,有一带正电的电荷,从D点以v0的速度沿DB方向射入磁场,恰好从A点射出,已知电荷的质量为m,带电量为q,不计电荷的重力,则下列说法正确的是
A.匀强磁场的磁感应强度为  
B.电荷在磁场中运动的时间为
C.若电荷从CD边界射出,随着入射速度的减小,电荷在磁场中运动的时间会减小
D.若电荷的入射速度变为2v0,则粒子会从AB中点射出

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(10分)如图所示,MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B. 一个电荷量为q的带电粒子从感光板上的狭缝O处以垂直于感光板的初速度v射入磁场区域,经一次偏转到达P点. 经测量P、O间的距离为l,不计带电粒子受到的重力. 求:

(1)带电粒子所受洛伦兹力的大小;
(2)带电粒子的质量。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

匀强磁场的边界为直角三角形ABC,一束带正电的粒子以不同的速率沿AB从A处射入磁场,不计粒子的重力。则 (  )
A.从BC边射出的粒子场中运动时间相等
B.从AC边射出的粒子场中运动时间相等
C.从BC边射出的粒子越靠近C,场中运动时间越长
D.从AC边射出的粒子越靠近C,场中运动时间越长

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