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长为L的水平极板间,有垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B,板间距离也为L,板不带电,现有质量为m、电量为q的正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以初速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,求初速度v的范围.
如图所示:
由题意知,带正电的粒子从左边射出磁场,其在磁场中圆周运动的半径R<
L
4

因为粒子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力即:
qvB=m
v2
R

可得粒子做圆周运动的半径:
R=
mv
qB

粒子从左边射出,则:
mv
qB
L
4
,即v<
qBL
4m

带正电的粒子不从右边射出,如图所示,此时粒子的最大半径为R,由上图可知:
R2=L2+(R-
L
2
2
可得粒子圆周运动的最大半径:
R=
5L
4

又因为粒子做圆周运动,洛伦兹力提供向心力,粒子不从右边射出,则:
mv
qB
5L
4

即此时v>
5qBL
4m

所以粒子不从磁场区域射出速度满足:v<
qBL
4m
或者v>
5qBL
4m

答:初速度v的范围:v>
5qBL
4m
或v<
qBL
4m

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

一带电荷量为C的质点,只受到重力、电场力和空气阻力三个力作用,由空中的a点运动到b点,重力势能增加3J,克服空气阻力做功0.5J,机械能增加0.5J,则下列判断正确的是
A.ab两点间的电势差V
B.质点的动能减少2.5J
C.空间电场一定是匀强电场
D.若空间还存在匀强磁场,则质点一定是做曲线运动

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

一个质量为m、带电荷量为q的粒子从两平行金属板的正中间沿与匀强电场相垂直的方向射入,如图所示,不计重力,当粒子的入射速度为υ0时,它恰好能穿过这电场而不会碰到金属板.现欲使入射速度为
υ0
2
的此带电粒子也恰好能穿过这电场而不碰到金属板,则在其他量不变的情况下,必须(  )
A.使粒子的带电荷量减小为原来的
1
2
B.使两板间的电压减小为原来的
1
4
C.使两板间的距离增大为原来的2倍
D.使两板间的距离增大为原来的4倍

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

如图所示,光滑绝缘轨道ABP竖直放置,其轨道末端切线水平,在其右侧有一正交的匀强电场、磁场区域,电场竖直向上,磁场垂直纸面向里.一带电小球从轨道上的A点静止滑下,经P点进入场区后,恰好沿水平方向做直线运动.则
(1)小球做沿水平方向做______直线运动(选选填“匀速”,“匀变速”或“变加速”).
(2)小球带______电(选填“正”或“负”);
(3)若小球从B点由静止滑下,进入场区后将立即向______偏(选填“上”或“下”).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,电量为q的液滴做半径为R的匀速圆周运动,已知电场强度为E,磁感应强度为B,则油滴的质量和环绕速度分别为(  )
A.
Eq
g
BgR
E
B.
B2qR
E
E
b
C.B
Rq
g
qRg
D.
Eq
g
E
B

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,足够长的绝缘粗糙棒倾斜放置,棒上套有电量为q不会漏电的带正电小球,质量为m.现将此棒放入沿水平方向且相互垂直的匀强磁场和匀强电场中,小球由静止开始下滑的过程中(  )
A.小球加速度逐渐减少直到为零
B.小球速度一直增大,直到最后匀速
C.小球受到摩擦力一直减少,直到速度最大时为零
D.小球所受洛伦兹力一直增大,直到最后不变

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

如图所示,匀强电场E竖直向下,匀强磁场B垂直纸面向里.现有三个带有等量同种电荷的油滴a、b、c,若将它们分别置入该区域中,油滴a做匀速圆周运动,油滴b向左水平匀速运动,油滴c向右水平匀速运动,则比较三个油滴所受重力Ga、Gb、Gc的大小,最大的是______,最小的是______.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,间距为L的两水平极板间存在相互垂直的匀强电场与匀强磁场,其场强大小分别为E和B.已知磁场方向垂直纸面向里,若一带正电的粒子以某一初速度由两极板左侧边界的中点垂直电场和磁场方向射入,恰好沿水平直线运动(不计重力),则
(1)极板间的电场方向怎样?粒子的初速度为多少?
(2)若只撤去电场,粒子恰好与上极板垂直相碰,则粒子的电荷量与质量之比
q
m
为多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

某种加速器的理想模型如题15-1图所示:两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b,两极板间电压的变化图像如图15-2图所示,电压的最大值为U0、周期为T0,在两极板外有垂直纸面向里的匀强磁场。若将一质量为m0、电荷量为q的带正电的粒子从板内a孔处静止释放,经电场加速后进入磁场,在磁场中运动时间T0后恰能再次从a 孔进入电场加速。现该粒子的质量增加了。(粒子在两极板间的运动时间不计,两极板外无电场,不考虑粒子所受的重力)
(1)若在t=0时刻将该粒子从板内a孔处静止释放,求其第二次加速后从b孔射出时的动能;
(2)现在利用一根长为L的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场,忽略其对管外磁场的影响),使题15-1图中实线轨迹(圆心为O)上运动的粒子从a孔正下方相距L处的c孔水平射出,请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管;
(3)若将电压的频率提高为原来的2倍,该粒子应何时由板内a孔处静止开始加速,才能经多次加速后获得最大动能?最大动能是多少?

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