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如图所示,一束电子(电荷量为e)以速度v垂直射入磁感应强度为B,宽度为d的匀强磁场中,穿过磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30°,则电子的质量是多少?电子穿过磁场的时间是多少?
电子垂直射入匀强磁场中,只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,画出轨迹,由几何知识得到,轨迹的半径为:
r=
d
sin30°
=2d
由牛顿第二定律得:
evB=m
v2
r

解得:
m=
2edB
v

由几何知识得到,轨迹的圆心角为α=
π
6
,故穿越磁场的时间为:
t=
π
6
?r
v
=
πd
3v

答:电子的质量为
2edB
v
;电子穿过磁场所用的时间为
πd
3v

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

在S点的电量为q质量为m的静止带电粒子被加速电压U,柜间距离为d的匀强电场加速后,从正中央垂直射入板间距离和板长度均为L,电压为U的匀强偏转电场偏转后,立即进入一个垂直纸面方面的匀强磁场,其磁感应强度为B,若不计重力影响,欲使带电粒子通过某距径返回S点,求:
(1)匀强磁场的宽度D至少多少?
(2)该带电粒子周期T是多少?偏转电压正负极多长时间变换一次方向.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一束正离子从P处垂直射入匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域,结果发现有些离子保持原来的运动方向未发生偏转.这些离子从磁场边界OO′的Q处垂直射入另一匀强磁场中,又分裂为a、b、c三束,分别运动到磁场边界OO′.关于a、b、c离子束,下列判断正确的是(  )
A.a离子束的速度最大
B.a、b、c离子束的带电量相等
C.a离子束到达磁场边界OO′的时间最长
D.若a离子束的质量是b离子束的2倍,则a离子束的带电量是b离子束的2倍

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,电子电量为e=1.6×10-19C,质量为m=9.0×10-31kg,在O点以水平速度v0=8.0×106m/s沿极板中心飞入平行板电容器,已知两极板间距为d=16cm,板长为l=16cm,电子恰好从上极板的边缘飞出,进入垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,区域足够大,电子在磁场力的作用下又恰好从下极板边缘进入电场,并在进入电场瞬间改变极板电性,电压大小不变,(电子重力不计)求:
(1)电子第一次通过电场所花的时间.
(2)两极板间的电压大小.
(3)磁场的磁感应强度B为多少?
(4)请在图中画出电子在电场和磁场中运动的所有轨迹(不要求计算).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,有一对平行金属板,两板相距为0.05m.电压为10V;两板之间有匀强磁场,磁感应强度大小为B0=0.1T,方向与金属板面平行并垂直于纸面向里.图中右边有一半径R为0.1m、圆心为O的圆形区域内也存在匀强磁场,磁感应强度大小为B=
3
3
T
,方向垂直于纸面向里.一正离子沿平行于金属板面,从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间,沿直线射出平行金属板之间的区域,并沿直径CD方向射入圆形磁场区域,最后从圆形区域边界上的F点射出.已知速度的偏向角θ=
π
3
,不计离子重力.求:
(1)离子速度v的大小;
(2)离子的比荷
q
m

(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

一个质量m=0.1g的小滑块,带有q=5×10-4C的电荷,放置在倾角α=30°的光滑斜面上(斜面绝缘),斜面置于B=0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图所示.小滑块由静止开始沿斜面下滑,其斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面.
问:(1)小滑块带何种电荷?
(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度多大?
(3)该斜面的长度至少多长?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,虚线框MNPQ内为一矩形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子,它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场,图中画出了它们在磁场中的运动轨迹.若不计粒子所受重力,则(  )
A.粒子a带负电,粒子b、c带正电
B.射入磁场时,粒子b的动能最大
C.粒子b的运动轨迹是抛物线
D.射入磁场时c的动量最大

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道,K为轨道最低点,Ⅰ处于匀强磁场中,Ⅱ和Ⅲ处于匀强电场中,三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点K的过程中,下列说法正确的是(  )
A.在K处球a速度最大
B.在K处球b对轨道压力最大
C.球b需要的时间最长
D.球c机械能损失最多

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,水平线QC下方是水平向q的匀强电场;区域Ⅰ(梯形PQCD)内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;区域Ⅱ(三角形APD)内也有垂直纸面向里的匀强磁场,但是磁感应强度大小可以与区域Ⅰ不同;区域Ⅲ(虚线PD之上、三角形APD以外)有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度与区域Ⅱ内磁感应大小相等.三角形AQC是边长为2L的等边三角形,P、D分别为AQ、AC的中点.带正电的粒子从Q点正下方、距离Q点为L的O点以某一速度射出,在电场力作用下从QC边中点N以速度00垂直QC射入区域Ⅰ,接着从P点垂直AQ射入区域Ⅲ.若区域Ⅱ、Ⅲ的磁感应强度大小与区域Ⅰ的磁感应强度满足一定的关系,此后带电粒子又经历一系列运动后又会以原速率返回O点.(粒子重力忽略不计)求:
(1)该粒子的比荷;
(2)粒子从O点出发再回到O点的整个运动过程所有可能经历的时间.

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