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(2)已知这些离子中的离子乙从EG边上的I点(图中未画出)穿出磁场,且GI长为,求离子乙的质量。
(3)若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半,而离子乙的质量是最大的,问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。
R=acos30°tan15° ④ tan15°= ⑤ 联立④⑤化简得
⑥
在磁场中粒子所需向心力由洛伦磁力提供,根据牛顿第二定律得 ⑦ 联立③⑦化简得
⑧
(2)由于1点将EG边按1比3等分,根据三角形的性质说明此轨迹的弦与EG垂直,在如图的三角形中,有
⑨ 同理
(10)
(3)最轻离子的质量是甲的一半,根据半径公式离子的轨迹半径与离子质量呈正比,所以质量在甲和最轻离子之间的所有离子都垂直边界EF穿出磁场,甲最远离H的距离为,
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最轻离子最近离H的距离为,所以在离H的距离为到之间的EF边界上有离子穿出磁场。 比甲质量大的离子都从EG穿出磁场,期中甲运动中经过EG上的点最近,质量最大的乙穿出磁场的1位置是最远点,所以在EG上穿出磁场的粒子都在这两点之间。
(新课标卷)25.(18分)如图所示,在0≤x≤a、o≤y≤范围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。坐标原点O处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子,它们的速度大小相同,速度方向均在xy平面内,与y轴正方向的夹角分布在0~90°范围内.己知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于到a之间,从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一,求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的: (1)速度大小;
(2)速度方向与y轴正方向夹角正弦。
(上海物理)13. 如图,长为的直导线拆成边长相等,夹角为的形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为,当在该导线中通以电流强度为的电流时,该形通电导线受到的安培力大小为
(A)0 (B)0.5 (C) (D) 答案:C
解析:导线有效长度为2lsin30°=l,所以该V形通电导线收到的安培力大小为。选C。
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本题考查安培力大小的计算。 难度:易。
(重庆卷)21.如题21图所示,矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场,有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁块,在纸面民内做匀速圆周运动,运动轨迹为相应的圆弧,这些粒子的质量,电荷量以及速度大小如下表所示
由以上信息可知,从图中a、b、c处进大的粒子对应表中的编号分别为 A 3、5、4 B4、 2、5 C5、3、2 D2、4、5
(江苏卷)9.如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴OO’与SS’垂直。a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向摄入磁场,它们的速度大小相等,b的速度方向与SS’垂直,a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为,且。三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S’,则下列说法中正确的有
A.三个质子从S运动到S’的时间相等
B.三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在OO’轴上 C.若撤去附加磁场,a到达SS’连线上的位置距S点最近 D.附加磁场方向与原磁场方向相同 答案:CD 解析:
A.三个质子从S运动到S’的时间不相等,A错误;
B.三个质子在附加磁场意外区域运动时,只有b运动轨迹的圆心在OO’轴上,因为半径相等,而圆心在初速度方向的垂线上,所以B错误;
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C.用作图法可知,若撤去附加电场,a到达SS’连线上的位置距S点最近,b最远;C正确;
D.因b要增大曲率,才能使到达SS’连线上的位置向S点靠近,所以附加磁场方向与原磁场方向相同,D正确; 本体选CD。
本体考查带电粒子在磁场中的运动。 难度:难。
(福建卷)21、(19分)如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻。导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触。斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止。当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨。当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动。已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计。求
解得:
(2)由于a棒在PQ上方滑动过程中机械能守恒,因而a棒在磁场中向上滑动的速度大小v1与在磁场中向下滑动的速度大小v2相等,即v1=v2=v
设磁场的磁感应强度为B,导体棒长为L乙,a棒在磁场中运动时产生的感应电动势为 E=Blv
当a棒沿斜面向上运动时
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向下匀速运动时,a棒中的电流为Ia’、则
由以上各式联立解得:
(3)由题可知导体棒a沿斜面向上运动时,所受拉力
(广东卷)36.(18分)如图16(a)所示,左为某同学设想的粒子速度选择装置,由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成,两盘面平行且与转轴垂直,相距为L,盘上各开一狭缝,两狭缝夹角可调(如图16(b));右为水平放置的长为d的感光板,板的正上方有一匀强磁场,方向垂直纸面向外,磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N1,能通过N2的粒子经O点垂直进入磁场。 O到感光板的距离为,粒子电荷量为q,质量为m,不计重力。
为R则:
在粒子匀速过程有: L=vt ① 粒子出来进入磁场的条件: ②
在磁场中做匀速圆周运动有:
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