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题目
题型:不详难度:来源:
如图所示,在xoy平面内有很多质量为m、电量为e的电子,从坐标原点O不断以相同的速率V0沿不同方向平行xoy平面射入第I象限。现加一垂直xoy平面向里、磁感强度为B的匀强磁场,要求这些入射电子穿过磁场都能平行于x轴且沿X轴正方向运动。求符合条件的磁场的最小面积。(不考虑电子之间的相互作用)
答案

解析
如图21所示,电子在磁场中做匀速圆周运动,半径为。在由O点射入第I象限的所有电子中,沿y轴正方向射出的电子转过1/4圆周,速度变为沿x轴正方向,这条轨迹为磁场区域的上边界。下面确定磁场区域的下边界。
设某电子做匀速圆周运动的圆心O/与O点的连线与y轴正方向夹角为θ,若离开磁场时电子速度变为沿x轴正方向,其射出点(也就是轨迹与磁场边界的交点)的坐标为(x,y)。由图中几何关系可得

x=Rsinθ,y=R-Rcosθ,
消去参数θ可知磁场区域的下边界满足的方程为x2+(R-y)2=R2,(x>0,y>0)
这是一个圆的方程,圆心在(0,R)处。磁场区域为图中两条圆弧所围成的面积。磁场的最小面积为;

核心考点
试题【如图所示,在xoy平面内有很多质量为m、电量为e的电子,从坐标原点O不断以相同的速率V0沿不同方向平行xoy平面射入第I象限。现加一垂直xoy平面向里、磁感强度】;主要考察你对粒子在有界磁场中运动等知识点的理解。[详细]
举一反三
在水平面上有一沿y轴放置的长为L=1m的细玻璃管,在管底有光滑绝缘的带正电的小球.在第一象限中存在磁感应强度为B=1T的匀强磁场,方向如图所示。已知管沿x轴以v=1m/s的速度匀速向右运动,带电小球的荷质比为,不计小球的重力。求:
(1)带电小球从管底到飞出管口时所用的时间是多少?
(2)带电小球离开磁场时的位置到坐标原点的距离是多少?
(3)带电小球从刚离开管口后到离开磁场时所用的时间是多少?
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如图所示,有一电子束从a点处以一定的水平速度飞向竖直放置的荧光屏,并垂直击中荧光屏上的b点.已知电子的质量为m,电量为e.

若在电子束运行途中加一个仅存在于半径为r的圆形区域内的匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,圆心O在点ab连线上,点O距荧光屏的距离为L。
  (1)为使电子束仍击中荧光屏上的点b,可加一场强为E的匀强电场.指出此匀强电场的方向和范围,并求出电子束的速度。
(2)现撤去电场,电子束仍以原速度大小沿水平方向从a点发射,试求出此时侧移量y
的表达式。
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如图所示,某放射源A中均匀地向外辐射出平行于y轴的速度一定的α粒子,粒子质量为m,电荷量为q。为测定其从放射源飞出的速度大小,现让α粒子先经过一个磁感应强度为B、区域为半圆形的匀强磁场,经该磁场偏转后,它恰好能够沿x轴进入右侧的平行板电容器,并打到置于板N的荧光屏上出现亮点。当触头P从右端向左移动到滑动变阻器的中央位置时,通过显微镜头Q看到屏上的亮点恰好能消失。已知电源电动势为E,内阻为r0,滑动变阻器的总电阻R0=2 r0,求:
(1)α粒子从放射源飞出速度的大小
(2)满足题意的α粒子在磁场中运动的总时间t
(3)该半圆形磁场区域的半径R
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如图,一匀强磁场磁感应强度为B,方向向里,其边界是半径为R的圆。AB为圆的一直径。在A点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量m、电量+q的粒子,粒子重力不计。(结果保留2位有效数字)

(1)如果有一带电粒子以垂直于磁场的速度,沿半径方向进入圆形区域的磁场中。试证明此粒子一定沿半径方向射出磁场。
(2)如果磁场的边界是弹性边界,粒子沿半径方向射入磁场,粒子的速度大小满足什么条件,可使粒子在磁场中绕行一周回到出发点,并求离子运动的时间。
(3)如果R=3cm、B=0.2T,在A点的粒子源向圆平面内的各个方向发射速度均为106m/s,比荷为108c/kg的粒子.试画出在磁场中运动时间最长的粒子的运动轨迹并求此粒子的运动的时间。
(4)在(3)中,如果粒子的初速度大小均为3×105米/秒,求磁场中有粒子到达的面积.
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如图所示,轻绳绕过轻滑轮连接着边长为L的正方形导线框A1和物块A2,线框A1的电阻为R,质量为M,物块A2的质量为mM>m),两匀强磁场区域I、II的高度也为L,磁感应强度均为B,方向水平与线框平面垂直。线框ab边距磁场边界高度为h。开始时各段绳都处于伸直状态,把它们由静止释放,ab边刚穿过两磁场的分界线CC进入磁场II时线框做匀速运动。求:
(1)ab边刚进入磁场I时线框A1的速度v1
(2)ab边进入磁场II后线框A1其重力的功率P
(3)从ab边刚进入磁场II到ab边刚穿出磁场II的过程中,线框中产生的焦耳热Q
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