3.带电粒子在有界磁场中运动的极值问题 (1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切. (2)当速度v一定时.弧长越长.圆周角越大.则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

如图所示,在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场,其竖直边界ABCD的宽度为d,在边界AB左侧是竖直向下、场强为E的匀强电场。现有质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)从P点以大小为v0的水平初速度射入电场,随后与边界AB成45°射入磁场。若粒子能垂直CD边界飞出磁场,穿过小孔进入如图所示两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且不碰到正极板。

    (1)请画出粒子上述过程中的运动轨迹,并求出粒子进入磁场时的速度大小v

    (2)求匀强磁场的磁感应强度B

    (3)求金属板间的电压U的最小值。

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(2013?松山区三模)如图所示,在空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场,其竖直边界AB、CD的宽度为d,在边界AB左侧是竖直向下、场强为E的匀强电场.现有质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)从P点以大小为v0的水平初速度射入电场,随后与边界AB成45°射入磁场.若粒子能垂直CD边界飞出磁场,穿过小孔进入如图所示两竖直平行金属板间的匀强电场中减速至零且不碰到正极板.
(1)请画出粒子上述过程中的运动轨迹,并求出粒子进入磁场时的速度大小v;
(2)求匀强磁场的磁感应强度B;
(3)求金属板间的电压U的最小值.

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竖直放置的平行金属板M、N相距d,板间有垂直纸面向内的匀强磁场,磁感应强度为B1,从上下极板分别引出导线,接入由两根光滑的平行直金属导轨及顶端的定值电阻构成的斜面,如图.导轨间距为L,斜面倾角为θ,其下方置于一垂直导轨平面向上、磁感应强度为B2的有界匀强磁场,边界为EF、GH.现有质量为M,电阻为r的金属导体棒ab,从斜面上方CD处由静止开始沿斜面下滑,同时有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,从M、N两板中间左端沿中心线水平射入场区.不计粒子重力.
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(1)在导体棒ab未进入有界磁场前,求粒子初速度v0多大时,可以垂直打在金属板上?
(2)若导体棒ab进入有界磁场后棒中电流大小始终不变,且以v0射入平行板MN的粒子恰好能沿中心线穿过,求CD与EF的高度差h及定值电阻R.
(3)若将有界磁场的EF边界略微下移,使得有界磁场的长宽都为L,已知导体棒ab进入有界磁场时的速度大小为v2,要使其在外力F作用下匀减速直线运动到GH边界时速度恰好为0,求所加外力F随时间变化的关系式.

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如图中(甲)所示,两平行金属板间有图11(乙)所示的随时间变化的电压U.在金属板右侧有一左边界为MN,右边无界的匀强磁场,其磁感应强度为B=5×10-3T,方向垂直纸面向外.现有带正电的粒子连续不断地以速度沿两板间的中线OO′方向平行于金属板射入电场中(磁场边界MN与中线OO′垂直).已知带电粒子的荷质比(C/kg),粒子的重力忽略不计,当每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作是恒定不变的。
   (1)在时刻射入的带电粒子沿直线射入磁场.求在磁场中运动的入射点和出射点的
        距离.
   (2)试证明:射出电场的任何一个带电粒子,进入磁场的入射点和射出磁场的出射点间
        的距离为定值.

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如图甲所示,两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的交流电压u,金属板间电场可看做均匀、且两板外无电场,板长L=0.2m,板间距离d=0.1m,在金属板右侧有一左边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板中线OO′垂直,磁感应强度 B=5×10-3T,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中,已知每个粒子的速度v=105m/s,比荷=108C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视为恒定不变.求:
(1)垂直边界MN进入磁场的带电粒子在磁场中运动的轨道半径;
(2)为了使射入电场的带电粒子全部进入磁场,交变电压的最大值um和粒子进入磁场的最大速度;
(3)所有进入磁场的带电粒子经磁场偏转后从边界MN上哪个范围离开磁场的.

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