如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B=0.15T,方向垂直纸面向内,处于半径为R=0.1m的圆形区域内,匀强磁场

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-02
如图所示,磁感应强度大小B=0.15T,方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径为R=0.10m的圆形区域内,圆的左

解:(1)当圆形磁场逆时针旋转到直径OAˊ与x轴方向夹角为θ时,粒子经过MN上B点时离A最远(最远距离等于圆形磁场区的直径),如图所示,设粒子做圆周运动的半径为r:Bqv=mv2r得r=mvqB=0.2m=2R由图知:sinθ=Rr=12,θ=30°设B到A的距离为L1:L1=(2R-rtanθ)tan2θ得L1=3?15≈0.15m(2)粒子经过B点时速度与MN夹角为α,则:α=90°-2θ=30° 粒子经B点时速度的水平分量和竖直分量分别为:vx=vsinα=1.5×106m/svy=vcosα=323×106m/s粒子进入电场后做类斜上抛运动,设再次经过MN时的位置为D,经历的时间为ta=Eqm=2.0×1013m/s2t=2vxa=1.5×10?7sL2=vyt=0.934=0.39m答:(1)粒子经过MN时离A点最远的位置B到A点的距离L1约为0.15m;(2)通过B点的粒子进入电场后,再次经过MN时距B点的距离L2约为0.39m.

解答:解:(1)(2)设当粒子流的速度v0=v1时,粒子恰好打不到荧光屏上,则这时粒子从磁场的最高点a竖直向上射出磁场,如图所示,由图可知,在磁场中的轨道半径为 r1=R.①又由洛伦兹力充当向心力,则有qv1B=mv21r1②由①②式解得 v1=1.5×106m/s由题意分析可知,当v0>v1时,即v0>1.5×106m/s时粒子能打在荧光屏上.故知v1=1.53×106m/s时,能粒子能打在荧光屏上.v2=0.53×106m/s粒子不能打在荧光屏上.(2)若粒子流的速度v0=3.0×106m/s时,设粒子在磁场中轨道半径为r2,则有qv2B=mv22r2解得,r2=0.2m=2R.假设磁场无限大,粒子在磁场中运动的轨迹是就是以E为圆心、r2=0.2m为半径的一段圆弧.作图得到荧光屏上最高点位置:如图所示,若以O为圆心、OA为半径作出圆孤AE交y轴于E点,以E为圆心、EO为半径作粒子运动轨迹交AE孤于B点,连接CB并延长交屏于P点,P点即为粒子到达的最高点.由tanα=Rr2,得α=30°AC=AO-OC=2R-r2tanα则ym=PA=ACtan2α联立解得,ym=0.15m答:(1)当粒子以v1=1.53×106m/s速度射入磁场时,能打到荧光屏上,而以v2=0.53×106m/s的速度射入磁场时,不能打到荧光屏上.(2)要使粒子能打在荧光屏上,粒子流的速度v0应大于1.5×106m/s.(2)粒子打在荧光屏上离A的最远距离是0.15m.

(1)带电粒子在磁场中运动半径r满足:
qvB=m
v2
r
     ①
由①解得:
r=
mv
qB
=0.2m

带电粒子运动轨迹如图(a)所示.

根据图中几何三角关系列出:
tanθ=
R
r
        ②
α=2θ            ③
y=Rtanα         ④
由①-④解得:
y=
0.4
3
m
=
2
15
m;
(2)由图(a)可知,粒子在磁场中运动的圆心角2θ,根据带电粒子在磁场中运动时间与圆心角关系:
t=
2θm
qB
         ⑤
由⑤和sinθ=
d
2r
可知,当弦长d=2R时,圆心角2θ为最大,粒子运动时间最大,满足:
sinθ=
R
r
1
2
     ⑥
由⑥解得圆心角2θ=60°,由此得粒子速度方向在第Ⅳ象限,与x轴成30°角时,在磁场中运动时间最大,最长时间为:
t=
πm
3qB
=
π
108×0.15
=2.1×10-7s;
(3)先画出圆形磁场转动θ角情形下带电粒子在磁场中运动情形,如图(b)所示,由图中几何和三角关系列出:
x=rtanθ        ⑦
α=2θ           ⑧
y=(2R-x)tanα  ⑨
由⑦-⑨
y=(2R?rtanθ)tanα=0.2(1?tanθ)
2tanθ
1?tan2θ
0.4tanθ
1+tanθ
0.4
cotθ+1
   ⑩
由⑩可知,当θ角最大时,y也最大.当带电粒子入射点和射出点刚好在一条直径上时,θ角最大.sinθ=
R
r
1
2
,θ=30°
    (11)
由⑧⑨解得:
ym=0.2(


  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,匀强电场场强为...
    答:BD 试题分析:由题意带电微粒在竖直平面内做匀速圆周运动,可知在竖直方向上合外力为零,所以带电粒子的重力和电场力二力平衡,因为电场方向向下,电场力方向向上,所以微粒带负电,B正确;粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动,由左手定则可知微粒沿逆时针方向转动,D正确。
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与水平方向的夹角为30°...
    答:矩形线圈abcd如图所示放置,匀强磁场方向向右上方,平面水平放置时通过线圈的磁通量为Φ1=BScosθ=BScos30°=32BS.当规定此时穿过线圈为正面,则当线圈绕ad轴转90°角时,穿过线圈反面,则其的磁通量Φ2=-BScosθ′=?BScos60°=?12BS.因此穿过线圈平面的磁通量的变化量为△Φ=Φ2?Φ1=?1...
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里,MN为其左边界...
    答:解:(1)电子运动轨迹如图所示,电子在磁场中运动的轨道半径:r=4R,由牛顿第二定律得:qv0B=mv20r,解得:v0=4eBRm;(2)稳定时,圆柱体上电荷不再增加,电阻r0两端电压为U,U=Iro.电势?=-Ir0,cosα=3R5R=35,解得:α=530;(3)电子从很远处射到圆柱表面时,由动能定理得:?...
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里,MN为其左边界...
    答:解:(1)根据题意,电子在磁场中运动的轨道半径必定是r=4R,如图所示 由 ,得 (2)稳定时,圆柱体上电荷不再增加,电阻r 0 两端电压为U,U=Ir 0 电势φ=-Ir 0 (3)电子从很远处射到圆柱表面时速度v满足 得 电流为I,单位时间到达圆筒的电子数 电子所具有总能量 消耗在电...
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN为其左边界.磁...
    答:(1)根据题意,电子在磁场中运动的轨道半径必定是r=4R,如图所示.由 qvB=m v 0 2 r 得: v 0 = 4eBR m (2)稳定时,圆柱体上电荷不再增加,与地面电势差恒为UU=Ir 0 电势 φ=-Ir 0 (3)电子从很远处射到圆柱表面时速度满足 -eU= 1 2...
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向水平向左.当长为L、质量为m的...
    答:电流与磁场垂直时,故安培力为F=BIL;根据左手定则可以判断安培力方向竖直向上;导体棒受重力和安培力,不受支持力,否则不能平衡,根据平衡条件,有:F=mg;故AC正确,BD错误;故选AC.
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度...
    答:C
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.一个质量为m...
    答:(1)离子垂直进入磁场时,离子受到洛伦兹力的大小公式f=qvB,由左手定则判断可知,洛伦兹力方向水平向右.(2)离子垂直进入磁场时做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律得: qvB=mv2r则得,轨迹半径为 r=mvqB离子在磁场中转动半圈,由几何关系可知,屏上S点到0点的距离...
  • 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B=0.15T,方向垂直纸面向内,处于半径为...
    答:在磁场中运动时间最大,最长时间为:t=πm3qB=π108×0.15=2.1×10-7s;(3)先画出圆形磁场转动θ角情形下带电粒子在磁场中运动情形,如图(b)所示,由图中几何和三角关系列出:x=rtanθ ⑦α=2θ ⑧y=(2R-x)tanα ⑨由⑦-⑨y=(2R?rtanθ)tanα=0.2(1?tanθ)2...
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    答:A