17.据有关资料介绍,受控热核聚变反应装置中有极高的温度,因而带电粒子将没有通常意义上的容器可装,而是由磁场约束带电粒子运动将其束缚在某个区域内,现按下面的简化条件来讨论这个问题,如图所示,有一个环形区域,其截面内半径为,外半径为R2=1. 0 m,区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,已知磁感应强度B=1.0 T,被束缚粒子的荷质比为=4.0×107C/kg,不计带电粒子在运动过程中的相互作用,不计带电粒子的重力。
(1)若中空区域中的带电粒子沿环的半径方向射入磁场,求带电粒子不能穿越磁场外边界的最大速度v0;
(2)若中空区域中的带电粒子以(1)中的最大速度v0沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从进入磁场开始到第一次回到该点所需要的时间t。
16.如图所示为垂直纸面向里的、宽度为D、磁感应强度为B的匀强磁场,它的左侧与右侧的边界分别为MN、PQ。现有一束质量为m、带电量为q的正离子(不计重力)以大小不同的速度(有的速度很小,有的速度很大)沿着与X轴正方向从坐标原点进入磁场区域,试求在磁场的边界PQ和MN上有带电粒子射出的范围。(用坐标表示)
15.为了探究通电长直导线(足够长)产生的磁场的磁感应强度B与导线上电流I和距该导线的距离r间的关系,某探究小组设计了如图所示的实验:一根固定通电长直导线通以可调节的电流I,一根可以自由运动的短导线与之平行,通以恒定的电流。实验方法为控制变量法。
(1)保持距离r不变,调节电流I,测出短导线所受磁场力F,实验数据如下:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
电流 |
5.0 |
10 |
15 |
20 |
25 |
磁场力 |
4.01 |
8.00 |
11.98 |
15.96 |
20.02 |
(2)保持电流I不变,调节距离r,测出短导线所受磁场力F,实验数据如下:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
距离 |
0.05 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.25 |
磁场力 |
12.0 |
5.95 |
4.1 |
3.0 |
2.4 |
在误差允许的范围内,由以上数据可初步归纳出B与I及r的关系是
A.B与I成正比,B与r成正比 B.B与I成正比,B与r成反比
C.B与I成反比,B与r成正比 D.B与I成反比,B与r成反比
14.磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用,此现象可通过以下实验证明:
(1)如图(a)所示,在重复奥斯特的电流磁效应实验时,为使实验方便效果明显,通电导线应_______ 。
A.平行于南北方向,位于小磁针上方
B.平行于东西方向,位于小磁针上方
C.平行于东南方向,位于小磁针下方
D.平行于西南方向,位于小磁针下方
此时从上向下看,小磁针的旋转方向是_________________
(2)如图(b)所示,是一个抽成真空的电子射线管,从阴极发射出来的电子束,在阴极和阳极间的高压作用下,轰击到长方形的荧光屏上激发出荧光,可以显示出电子束运动的径迹。实验表明,在没有外磁场时,电子束是沿直线前进的。如果把射线管放在蹄形磁铁的两极间,荧光屏上显示的电子束运动径迹发生了弯曲,这表明:___________,图中a为____极。
(3)如图(c)所示,两条平行直导线,当通以相同方向的电流时,它们相互________,当通以相反方向的电流时,它们相互___________,这时每个电流都处在另一个电流的磁场里,因而受到磁场力的作用,也就是说,电流和电流之间,就像磁极和磁极之间一样,也会通过磁场发生相互作用。
13.如图所示,质量为,带电量为的微粒以速度与水平成45°进入匀强电场和匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。如微粒在电场、磁场、重力场作用下做匀速直线运动,则电场强度 ,磁感应强度 ,当微粒到达图中点时,突然将电场方向变为竖直向上,此后微粒将作 运动。
12.一束电子流从东向西射来,受地磁场的作用,电子流将偏向 。
11.如图所示。一质量为m、带电量为+q的粒子以速度V沿着与磁场边界CD成θ角的方向射入磁感应强度为B的足够大的匀强磁场区域。则该粒子在磁场中的运动时间为t= ,粒子在磁场运动的过程中距离射入点的最大距离为 。
10.在垂直于纸面向外的匀强磁场中,从A处垂直于磁场飞出一批速度相同的粒子,形成如图的径迹,则
中子的径迹是 ,
质子的径迹是 ,
电子的径迹是 ,
α粒子的径迹是 。
9.通电直导线所受安培力的方向,跟 、和 ,之间的关系可以用左手定则来判断:伸开左手,使________________________让______________________使四指指向________________的方向,这时___________的方向就是导线所受安培力的方向。
8.如图所示空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动,从C点离开区域;如果这个区域只有电场,则粒子从B点离开场区;如果这个区域只有磁场,则粒子从D点离开场区;设粒子在上述三种情况下,从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3,比较t1、t2和t3的大小,则有(粒子重力忽略不计)
A.t1=t2=t3 B.t2<T1<T3
C.t1=t3>t2 D. t1=t2<T3
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