8.如图所示,半圆有界匀强磁场的圆心O1在x轴上,OO1距离等于半圆磁场的半径,磁感应强度大小为B1。虚线MN平行x轴且与半圆相切于P点。在MN上方是正交的匀强电场和匀强磁场,电场场强大小为E,方向沿x轴负向,磁场磁感应强度大小为B2。B1,B2方向均垂直纸面,方向如图所示。有一群相同的正粒子,以相同的速率沿不同方向从原点O射入第I象限,其中沿x轴正方向进入磁场的粒子经过P点射入MN后,恰好在正交的电磁场中做直线运动,粒子质量为m,电荷量为q(粒子重力不计)。求: (1)粒子初速度大小和有界半圆磁场的半径。
(2)若撤去磁场B2,则经过P点射入电场的粒子从y轴出电场时的坐标。
(3)试证明:题中所有从原点O进入第I象限的粒子都能在正交的电磁场中做直线运动。
9.如图所示,真空中一平面直角坐标系xOy内,存在着两个边长为L的正方形匀强电场区域Ⅰ、Ⅱ和两个直径为L的圆形磁场区域Ⅲ、Ⅳ。电场的场强大小均为E,区域Ⅰ的场强方向沿x轴正方向,其下边界在x轴上,右边界刚好与区域Ⅱ的边界相切;区域Ⅱ的场强方向沿y轴正方向,其上边界在x轴上,左边界刚好与刚好与区域Ⅳ的边界相切。磁场的磁感应强度大小均为
22mEL,区域Ⅲ的圆心坐标为(0,)、磁场方向垂直于xOy平面向外;区域Ⅳ的圆心qL2坐标为(0,?L)、磁场方向垂直于xOy平面向里。两个质量均为m、电荷量均为q的带正2322?3L3)、(?L,L)的两点。在
422电粒子M、N,在外力约束下静止在坐标为(?L,
x轴的正半轴(坐标原点除外)放置一块足够长的感光板,板面垂直于xOy平面。将粒子M、N由静止释放,它们最终打在感光板上并立即被吸收。不计粒子的重力。求: (1)粒子离开电场Ⅰ时的速度大小。 (2)粒子M击中感光板的位置坐标。 (3)粒子N在磁场中运动的时间。
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10.一质量为m、电荷量为+q的粒子以速度v0,从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强为E、方向沿与x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方的c点,如图所示,粒子的重力不计,试求: (1)圆形匀强磁场区域的最小面积; (2)c点到b点的距离。
11.如图甲所示,质量m=8.0×10?25kg,电荷量q=1.6×10?15C的带正电粒子从坐标原点O处沿xOy平面射入第一象限内,且在与x方向夹角大于等于30°的范围内,粒子射入时的速度方向不同,但大小均为v0=2.0×107m/s。现在某一区域内加一垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小B=0.1T,若这些粒子穿过磁场后都能射到与y轴平行的荧光屏MN上,并且当把荧光屏MN向左移动时,屏上光斑长度和位置保持不变。(π=3.14)求: (1)粒子从y轴穿过的范围。 (2)荧光屏上光斑的长度。
(3)从最高点和最低点打到荧光屏MN上的粒子运动的时间差。 (4)画出所加磁场的最小范围(用斜线表示)。
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12、如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,其分界线是以O为圆心、半径为R的半圆弧,Ⅰ和Ⅱ的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B。现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PM方向向左侧射出不计微粒的重力。P、O、Q三点均在直线MN上,求:(1)若微粒只在磁场Ⅰ中运动,能否到达Q点?
(2)画出能够到达Q点的离子运动轨迹(至少二种) (3)求出能够到达Q点的离子的最大速度。 B
B
O N P Q M
13.如图所示,直线MN下方无磁场,上方空间存在两个匀强磁场,其分界线是半径为R的半圆,两侧的磁场方向相反且垂直于纸面,磁感应强度大小都为B.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出,最终打到Q点,不计微粒的重力.求:
(1)微粒在磁场中运动的周期.
(2)从P点到Q点,微粒的运动速度大小及运动时间. (3)若向里磁场是有界的,分布在以O点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域,上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出,且微粒仍能到达Q点,求其速度的最大值. B
B
O N P Q M
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