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如图,一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向θ=60°,求:
(1)穿越磁场的轨道半径;
(2)电子的质量;
(3)穿越磁场的时间;
(4)欲使电子从右边界射出,其速度v必须满足什么条件?
(1)粒子的运动轨迹图如图所示,根据几何关系有:r=
d
sin60°
=
2
3
3
d;
(2)电子在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:evB=m
v2
r

解得:m=
2
3
Bde
3v

(3)电子做圆周运动的周期:T=
2πr
v
=
4
3
πd
3v

所以电子穿越磁场的时间:t=
θ
360°
T=
60°
360°
×
4
3
πd
3v
=
2
3
πd
9v

(4)当电子与磁场右侧边界相切时,电子恰好不从磁场穿出,
此时电子轨道半径r=d,由牛顿第二定律得:evminB=m
v2min
r

解得:vmin=
3
2
v,
欲使电子从右边界射出,速度应大于
3
2
v;
答:(1)穿越磁场的轨道半径为
2
3
3
d;
(2)电子的质量
2
3
Bde
3v

(3)穿越磁场的时间
2
3
πd
9v

(4)欲使电子从右边界射出,其速度最小为
3
2
v.
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

a、b、c三束粒子沿纸面向上射人垂直于纸面向内的匀强磁场中,偏转轨迹如图所示,关于粒子带电性质,下列判断正确的是(  )
A.a带负电荷B.a带正电荷C.b带正电荷D.c带正电荷

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,横截面是边长为a的等边三角形的管道内有垂直于纸面向里的匀强磁场,N为处于三角形一边中点的小孔.管道外有方向竖直向下,电场强度为E的匀强电场.质量为m、电荷世为q的带止电粒子自M点以水平初速度v0进入电场区域,已知粒子恰好从N孔垂直该边进入磁场区域,粒子与管道发生两次碰撞后仍从N孔射出,设粒子与管道碰撞过程中没有能量损失,且电荷量保持不变,不计粒子重力,求:
(1)粒子由M到N的水平距离;
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)粒子由M点出发到第二次到达N孔所用的时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场,同一种带电粒子从O点射入磁场.当入射方向与x轴正方向夹角α=45°时,速度为V1,V2的两个粒子分别从a.b两点射出磁场.当α为60°时,为了使速度为V3的粒子从a,b的中点c射出磁场,则速度V3应为(  )
A.
1
2
(V1+V2
B.
2
2
(V1+V2
C.
3
3
(V1+V2
D.
6
6
(V1+V2

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,xOy平面内半径为R的圆O'与y轴相切于原点O.在该圆形区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)从O点沿x轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经T0时间从P点射出.
(1)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经
T0
2
时间恰从圆形区域的边界射出.求电场强度的大小和粒子离开电场时速度的大小;
(2)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的2倍,求粒子在磁场中运动的时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计),经加速电压U加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子打到P点,OP=x,能正确反映x与U之间关系的是(  )
A.x与U成正比B.x与U成反比C.x与
U
成正比
D.x与
U
成反比

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

在直角坐标系xOy中,第一象限内存在沿y轴负方向的有界电场,其中的两条边界分别与Ox、Oy重合,电场强度大小为E.在第二象限内有垂直纸面向外的有界磁场(图中未画出),磁场边界为矩形,其中的一个边界与y轴重合,磁感应强度的大小为B.一质量为m,电量为q的正离子,从电场中P点以某初速度沿-x方向开始运动,经过坐标(0,L)的Q点时,速度大小为υQ=
BqL
3m
,方向与-y方向成30°,经磁场偏转后能够返回电场,离子重力不计.求:
(1)正离子在P点的初速度;
(2)矩形磁场的最小宽度;
(3)离子在返回电场前运动的最长时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,虚线MN左侧的整个空间存在一方向竖直向下的匀强电场E1,虚线右侧的整个空间存在方向竖直向上的匀强电场E2和方向垂直纸面向内的匀强磁场B.一绝缘带电小球从距MN左侧的A点以一定的初速度向右运动,进入虚线右侧后在竖直面内做匀速圆周运动,向左穿过MN后恰好落回A点.已知A点到MN的距离为L;小球的质量为m、带电量为q,小球的初速度为v0,小球与水平面的动摩擦因数μ=v02/4gL;E1=mg/2q.
(1)求右侧电场E2的场强大小.
(2)求磁场B的磁感应强度大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,且同时到达P点,则(  )
A.粒子a、b的电量之比是2:3
B.粒子a、b的电量之比是8:3
C.粒子a、b的质量之比是4:3
D.粒子a、b的质量之比是3:4

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