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题文

在长为2L的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m的带电小球AB(可视为质点,也不考虑二者间的相互作用力),A球带正电、电荷量为+2qB球带负电。电荷量为-3q。现把AB组成的带电系统锁定在光滑绝缘的水平面上,并让A处于如图所示的有界匀强电场区域MPQN内。已知虚线MP是细杆的中垂线,MPNQ的距离为4L,匀强电场的场强大小为E,方向水平向右。现取消对AB的锁定,让它们从静止开始运动。(忽略小球运动中所产生的磁场造成的影响)
(1)求小球AB运动过程中的最大速度;
(2)小球AB能否回到原出发点?若不能,请说明理由;若能,请求出经过多长时间带电系统又回到原出发点。
(3)求运动过程中带电小球B电势能增加的最大值。

科目 物理   题型 综合题   难度 中等
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在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz(z轴正方向竖直向上),如图17所示.已知电场方向沿z轴正方向,场强大小为E;磁场方向沿y轴正方向,磁感应强度的大小为B;重力加速度为g.问:一质量为m、带电荷量为+q的从原点出发的质点能否在坐标轴(xyz)上以速度v做匀速运动?若能,mqEBvg应满足怎样的关系;若不能,请说明理由.

图17

如图16所示,在空间存在这样一个磁场区域,以MN为界,上部分的匀强磁场的磁感应强度为B1,下部分的匀强磁场的磁感应强度为B2,B1=2B2=2B0,方向均垂直纸面向内,且磁场区域足够大.在距离界线为hP点有一带负电荷的离子处于静止状态,某时刻该离子分解成为带电的粒子A和不带电的粒子B,粒子A质量为m、带电荷量为q,以平行于界线MN的速度向右运动,经过界线MN时的速度方向与界线成60°角,进入下部分磁场.当粒子B沿与界线平行的直线到达位置Q点时,恰好又与粒子A相遇.不计粒子的重力,求:

图16
(1)PQ两点间距离;
(2)粒子B的质量.

电视机的显像管中,电子束的偏转是利用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图14所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O,半径为r.当不加磁场时,电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B应为多大?

图14

回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D形金属扁盒.两盒分别和一高频交流电源两极相连,以便在盒间的窄缝中形成匀强电场,使粒子每次穿过狭缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,粒子源置于盒的圆心附近.若粒子源射出的离子电荷量为q、质量为m,粒子最大回旋半径为Rm,其运动轨迹如图5所示,问:

图5
(1)盒内有无电场?
(2)粒子在盒内做何种运动?
(3)所加交流电频率应是多大?粒子角速度为多大?
(4)粒子离开加速器时速度为多大?最大动能为多少?
(5)设两D形盒间电场的电势差为U,盒间距离为d,其电场均匀,求加速到上述能量所需的时间.

一匀强磁场,磁场方向垂直于xy平面,在xy平面上,磁场分布在以O为中心的一个圆形区域内.一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,由原点O开始运动,初速度为v,方向沿x轴正方向,后来,粒子经过y轴上的P点,此时速度方向与y轴的夹角为30°,PO的距离为l,如图2所示.不计重力的影响,求磁场的磁感应强度B的大小和xy平面上的磁场区域的半径R.
图2

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