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如圖所示,直角坐標系中,邊長為L的正方形區(qū)域OPSQ,OP、OQ分別與x軸、y軸重合,正方形內(nèi)的適當區(qū)域Ⅰ(圖中未畫出)中分布有勻強磁場。位于S處的粒子源,沿紙面向正方形區(qū)域內(nèi)各個方向均勻發(fā)射速率恒定的帶負電粒子,粒子的質(zhì)量為m、電荷量為-q。所有粒子均從S點進入磁場,離開區(qū)域Ⅰ磁場時速度方向均沿x軸正方向,其中沿y軸正方向射入磁場的粒子從O點射出磁場。y軸右側(cè)依次有勻強電場區(qū)域Ⅱ、無場區(qū)、勻強磁場區(qū)域Ⅲ,各區(qū)域沿y軸方向無限長,沿x軸方向的寬度分別為L、2.5L、1.5L。電場區(qū)域Ⅱ的左邊界在y軸上,電場方向沿y軸負方向;區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅲ內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B,方向均垂直紙面向里。區(qū)域Ⅲ左邊界上有長度為L的收集板CD,C端在x軸上。粒子打在收集板上即被吸收,并通過電流表導(dǎo)入大地。不計粒子的重力和相互作用,不考慮粒子對原有電場與磁場的影響。
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(1)求所發(fā)射粒子的初速度v0
(2)請在答題紙圖中畫出磁場分布的最小面積,并用陰影表示;
(3)調(diào)整電場強度大小E,為使從O點進入電場的粒子,最終能打到收集板的右側(cè),求粒子在區(qū)域Ⅲ運動過程中的最大半徑;
(4)將電場強度大小E調(diào)到(3)中的最大值,已知從S處粒子源每秒射出粒子數(shù)為n,求經(jīng)過磁場打在收集板上的粒子對于板的垂直壓力。(結(jié)果可用反三角函數(shù)表示)

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/6 8:0:9組卷:44引用:1難度:0.1
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  • 1.如圖甲所示,邊長為L的正方形區(qū)域abcd位于豎直平面內(nèi),ab邊水平。該區(qū)域內(nèi)有周期性變化的勻強電場和勻強磁場,以平行ad向下為電場的正方向,垂直紙面向里為磁場的正方向,電場強度E和磁感應(yīng)強度B隨時間變化的圖像分別如圖乙和圖丙所示,圖中E0、B0、T均未知。質(zhì)量為m、帶電量為+q的帶電顆粒(可視為質(zhì)點)源源不斷地從ad邊中點O以某一恒定初速度沿水平方向射入電場,若t=0時刻射入電場的顆粒,經(jīng)
    T
    2
    時間后從c點離開電場,t=
    T
    2
    時刻射入電場的顆粒,在電磁場中做勻速圓周運動,t=
    T
    8
    時刻射入電場的顆粒從dc邊射出電磁場時到c點的距離為
    7
    32
    L。顆粒重力不能忽略,不計顆粒之間的相互作用,重力加速度為g。求:
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    (1)顆粒射入電場時的初速度v0大??;
    (2)B0的大小。

    發(fā)布:2024/10/17 0:0:1組卷:30引用:1難度:0.3
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立平面直角坐標系xOy,第二象限內(nèi)存在沿y軸負方向的勻強電場,第三象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于坐標平面向里的勻強磁場。M、N兩個豎直平行金屬板之間的電壓為U,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子(不計粒子重力)從靠近N板的S點由靜止開始做加速運動,從電場的右邊界y軸上的A點水平向左垂直于y軸射入電場,經(jīng)x軸上的C點與x軸負方向成θ=60°角進入磁場,最后從y軸上的D點垂直于y軸射出磁場,求:
    (1)A、C兩點間的電勢差UAC和粒子在磁場中運動的軌道半徑r;
    (2)粒子從A點運動到C點所用時間和從C點運動到D點所用時間的比值。

    發(fā)布:2024/10/19 0:0:1組卷:67引用:2難度:0.6
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.“太空粒子探測器”是安裝在國際空間站上的一種探測宇宙射線的試驗設(shè)備,由加速裝置、偏轉(zhuǎn)裝置和收集裝置三部分組成。其簡化原理圖如圖所示,兩個同心扇形圓弧面PQ、MN之間存在輻射狀的加速電場,方向由內(nèi)弧面指向外弧面,圓心為O,兩弧面間的電勢差為U,右側(cè)邊長為L的正方形邊界abcd內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場,其大小為B(可調(diào)節(jié)),O點為ad邊界的中點,PO、QO與ad邊界的夾角均為30°。假設(shè)太空中質(zhì)量為m、電荷量為e的帶負電粒子,均能均勻地吸附到外弧面PQ的右側(cè)面上,由靜止經(jīng)電場加速后穿過內(nèi)弧面均從O點進入磁場,不計粒子重力、粒子間的作用力及碰撞,下列說法正確的是(  )

    發(fā)布:2024/10/26 23:0:1組卷:74引用:1難度:0.7
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