9.如图所示的空间,匀强电场的方向竖直向下,场强为E1,匀强磁场的方向水平向外,磁感应强度为B.有两个带电小球A和B都能在垂直于磁场方向的同一竖直平面内做匀速圆周运动(两小球间的库仑力可忽略),运动轨迹如图。已知两个带电小球A和B的质量关系为mA=3mB,轨道半径为RA=3RB=9cm.
(1)试说明小球A和B带什么电,它们所带的电荷量之比qA: qA等于多少?
(2)指出小球A和B的绕行方向?
(3)设带电小球A和B在图示位置P处相碰撞,且碰撞后原先在小圆轨道上运动的带电小球B恰好能沿大圆轨道运动,求带电小球A碰撞后所做圆周运动的轨道半径(设碰撞时两个带电小球间电荷量不转移)。
8. 解析:(1) 正
(2) V1=5.66m/s, V2=2.83m/s
(3) B=0.71T
(4) E=2.4N/C
获取的信息:磁场的宽度为L/2,qE-μmg=ma1 ①
v12=2a1L/2 ②
μmg= ma2 ③
v22=2a2L/4 ④
qE=μ(mg+Bq) ⑤
Bqv2=mg ⑥
解题顺序由③求a2 ,由 ④求 v2 由⑥求B。由①②⑤求v1和E。由v1 方向向右,因 f洛洛仑兹力向下,可判断q带正电,正电荷在电场力的作用下是顺着电场线的方向 移动的。
8.如图所示,PR是一块长为L=4 m的绝缘平板固定在水平地面上,整个空间有一个平行于PR的匀强电场E,在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B,一个质量为m=0.1 kg.带电量为q=0.5 C的物体,从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动,进入磁场后恰能做匀速运动.当物体碰到板R端挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做匀减速运动停在C点,PC=L/4,物体与平板间的动摩擦因数为μ=0.4.求:
(1)判断物体带电性质,正电荷还是负电荷?
(2)物体与挡板碰撞前后的速度v1和v2;
(3)磁感应强度B的大小;
(4)电场强度E的大小和方向.
7.解析:甲、乙两油滴受重力和电场力应当等值反向,碰撞前后油滴在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动.碰撞前乙的轨道半径,碰撞后整体的轨道半径.根据动量守恒定律,, ,.因此圆弧DMA是原来乙做匀速圆周运动的轨迹.
7.在真空中同时存在着竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场,如图所示,有甲、乙两个均带负电的油滴,电量分别为q1和q2,甲原来静止在磁场中的A点,乙在过A点的竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动.如果乙在运动过程中与甲碰撞后结合成一体,仍做匀速圆周运动,轨迹如图所示,则碰撞后做匀速圆周运动的半径是多大?原来乙做圆周运动的轨迹是哪一段?假设甲、乙两油滴相互作用的电场力很小,可忽略不计.
6.解析:(1)P板带正电荷,Q板带负电荷,M板带负电荷,N板带正电荷 …①
(2)在复合场中 因此 ………②
在磁场中
因此 ……③
要想达到题目要求Q板和M板间的距离x应满足:………④
将③式代入④式得:………⑤
(3)在电容器极板间运动时间 ………⑥
在磁场中运动时间……⑦
电子从O点出发至第一次返回到O点的时间为: ………⑧
6.如图所示,两个几何形状完全相同的平行板电容器PQ和MN,水平置于水平方向的匀强磁场中(磁场区域足够大),两电容器极板左端和右端分别在同一竖直线上。已知P、Q之间和M、N之间的距离都是d,板间电压都是U,极板长度均为l。今有一电子从极板左侧的O点以速度v0沿P、Q两板间的中心线进入电容器,并做匀速直线运动穿过电容器,此后经过磁场偏转又沿水平方向进入到电容器M、N板间,在电容器M、N中也沿水平方向做匀速直线运动,穿过M、N板间的电场后,再经过磁场偏转又通过O点沿水平方向进入电容器P、Q极板间,循环往复。已知电子质量为m,电荷为e。
⑴试分析极板P、Q、M、N各带什么电荷?
⑵Q板和M板间的距离x满足什么条件时,能够达到 题述过程的要求?
⑶电子从O点出发至第一次返回到O点经过了多长时间?
5.解析:从速度选择器中能通过小孔S2的离子,应满足,(m/s).在偏转磁场中,所以,质量数,将m代入,得M1=63.将m代入,得M2=65.
5.如图所示,一束具有各种速率的两种质量数不同的一价铜离子,水平地经过小孔S1射入互相垂直的匀强电场(E=1.0×105V/m)和匀强磁场(B1=0.4T)区域,问:速度多大的一价铜离子,才能通过S1小孔正对的S2小孔射入另一匀强磁场(B2=0.5T)中,如果这些一价铜离子在匀强磁场B2中发生偏转后,打在小孔S2正下方的照相底片上,感光点到小孔S2的距离分别为0.654m和0.674m,那么对应的两种铜离子的质量数各为多少?假设一个质子的质量mp是1.66×10-27kg,不计重力.
4.解析:(1) 小球O点正一方所受的支持力最大,易得,
(2) 经O点作一直线,与AB、CD相交得两点,两点处小球所受的弹力之和为2mg,小球从A点到C点的过程中,运用动能定理得,-mgh-2mg·2L=0-mv02,得v0=.
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