5、如图3-4-8所示,在xoy竖直平面内,有沿+x方向的匀强电场和垂直xoy平面指向纸内的匀强磁场,匀强电场的场强E=12N/C,匀强磁场的磁感应强度B=2T.一质量m=4×10-5㎏、电量q=2.5×10-5C的带电微粒,在xoy平面内作匀速直线运动,当它过原点O时,匀强磁场撤去,经一段时间到达x轴上P点,求:
P点到原点O的距离和微粒由O到P的运动时间.
6、如图3-4-9所示,矩形管长为L,宽为d,高为h,上下两平面是绝缘体,相距为d的两个侧面为导体,并用粗导线MN相连,令电阻率为ρ的水银充满管口,源源不断地流过该矩形管.若水银在管中流动的速度与加在管两端的压强差成正比,且当管的两端的压强差为p时,水银的流速为v0.今在矩形管所在的区域加一与管子的上下平面垂直的匀强磁场,磁感应强度为B(图中未画出).稳定后,试求水银在管子中的流速.
7、如图3-4-10所示,两水平放置的金属板间存在一竖直方向的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为4m带电量为-2q的微粒b正好悬浮在板间正中央O点处,另一质量为m的带电量为q的微粒a,从P点以一水平速度v0(v0未知)进入两板间正好做匀速直线运动,中途与B相碰.
(1)碰撞后a和b分开,分开后b具有大小为0.3v0的水平向右的速度,且电量为-q/2.分开后瞬间a和b的加速度为多大?
分开后a的速度大小如何变化?
假如O点左侧空间足够大,则分开后a微粒运动轨迹的最高点和O点的高度差为多少?
(分开后两微粒间的相互作用的库仑力不计)
(2)若碰撞后a、b两微粒结为一体,最后以速度0.4v0从H穿出,求H点与O点的高度差.
8、在平行金属板间,有如图1-3-31所示的相互正交的匀强电场的匀强磁场.α粒子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,恰好能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的答案有:
A.不偏转B.向上偏转C.向下偏转D.向纸内或纸外偏转
⑴若质子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,将(A)
⑵若电子以速度v0从两板的正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,将(A)
⑶若质子以大于的v0速度,沿垂直于匀强电场和匀强磁场的方向从两板正中央射入,将(B)
⑷若增大匀强磁场的磁感应强度,其它条件不变,电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向,从两板正中央射入时,将(C)
9、电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图1-3-37所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料.现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电阻的两端连接,I表示测得的电流值.已知流体的电阻率为,不计电流表的内阻,则可求得流量为(A)
A.B. C.D.
2、匀速圆周运动
当带电粒子所受的重力与电场力平衡时,带电粒子可以在洛伦兹力的作用下,在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。
无约束的圆周运动必为匀速圆周运动。
分析方法:
先受力分析,一般是洛伦兹力提供向心力,然后根据牛顿定律和匀速圆周运动知识,以及其他力平衡条件列方程求解。
1、一带电液滴在如图3-13所示的正交的匀强电场和匀强磁场中运动.已知电场强度为E,竖直向下;磁感强度为B,垂直纸面向内.此液滴在垂直于磁场的竖直平面内做匀速圆周运动,轨道半径为R.问:
(1)液滴运动速率多大?
方向如何?
(2)若液滴运动到最低点A时分裂成两个液滴,其中一个在原运行方向上作匀速圆周运动,半径变为3R,圆周最低点也是A,则另一液滴将如何运动?
解析:
(1)Eq=mg,知液滴带负电,q=mg/E,,.
(2)设半径为3R的速率为v1,则,知,由动量守恒,,得v2=—v.则其半径为.
2、如图1-3-33,在正交的匀强电磁场中有质量、电量都相同的两滴油.A静止,B做半径为R的匀速圆周运动.若B与A相碰并结合在一起,则它们将(B)
A.以B原速率的一半做匀速直线运动
B.以R/2为半径做匀速圆周运动
C.R为半径做匀速圆周运动
D.做周期为B原周期的一半的匀速圆周运动
3、在真空中同时存在着竖直向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场,如图1-3-39所示,有甲、乙两个均带负电的油滴,电量分别为q1和q2,甲原来静止在磁场中的A点,乙在过A点的竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动.如果乙在运动过程中与甲碰撞后结合成一体,仍做匀速圆周运动,轨迹如图所示,则碰撞后做匀速圆周运动的半径是多大?
原来乙做圆周运动的轨迹是哪一段?
假设甲、乙两油滴相互作用的电场力很小,可忽略不计.
;
4、如图1-3-41所示的空间,匀强电场的方向竖直向下,场强为E1,匀强磁场的方向水平向外,磁感应强度为B.有两个带电小球A和B都能在垂直于磁场方向的同一竖直平面内做匀速圆周运动(两小球间的库仑力可忽略),运动轨迹如图。
已知两个带电小球A和B的质量关系为mA=3mB,轨道半径为RA=3RB=9cm.
(1)试说明小球A和B带什么电,它们所带的电荷量之比qA:
qA等于多少?
(2)指出小球A和B的绕行方向?
(3)设带电小球A和B在图示位置P处相碰撞,且碰撞后原先在小圆轨道上运动的带电小球B恰好能沿大圆轨道运动,求带电小球A碰撞后所做圆周运动的轨道半径(设碰撞时两个带电小球间电荷量不转移)。
答案:
都带负电荷,;都相同;
5、如图1-3-52甲所示,空间存在着彼此垂直周期性变化的匀强电场和匀强磁场,磁场和电场随时间变化分别如图中乙、丙所示(电场方向竖直向上为正,磁场方向垂直纸面水平向里为正),某时刻有一带电液滴从A点以初速v开始向右运动,图甲中虚线是液滴的运动轨迹(直线和半圆相切于A、B、C、D四点,图中E0和B0都属未知)
(1)此液滴带正电还是带负电?
可能是什么时刻从A点开始运动的?
(2)求液滴的运动速度和BC之间的距离.
解:
(1)微粒应带正电,并在的时刻开始运动,这样,在的运动阶段,只要满足,微粒即可做匀速直线运动,历时至。
到点,电场反向。
在的运动阶段,要使微粒做圆周运动,必须,洛伦兹力提供向心力,周期。
到C点,电场、磁场同时反向。
在的运动阶段,仍成立,微粒做匀速直线运动,历时至D。
到D点,电场、磁场同时反向。
在的运动阶段,因,洛伦兹力提供向心力,运动至A。
到A,电场反向。
此后,微粒周期性重复上述运动。
因此,如果微粒在的时刻开始运动,也能实现题设运动,考虑到所有情况,微粒从点开始运动的时刻应为答案中所给出的通式。
(2)
答案:
(1)、带正电,可能是(n=1,2,3,…)
(2)2m/s,0.4m
6、(18分)如图所示,半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内,与长CD=2.0m的绝缘水平面平滑连接,水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E=40N/C,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B=1.0T,方向垂直纸面向外。
两个质量无为m=2.0×10-6kg的小球a和b,a球不带电,b球带q=1.0×10-6C的正电并静止于水平面右边缘处.将a球从圆弧轨道项端由静止释放,运动到D点与b球发生正碰,碰撞时间极短,碰后两球粘合在一起飞入复合场中,最后落在地面上的P点,已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f=0.1mg,,,取g=10m/s2。
a、b均可作为质点。
求
(1)小球a与b相碰后瞬间速度的大小v;
(2)水平面离地面的高度h;
(3)从小球a开始释放到落地前瞬间的整个运动过程中,ab系统损失的机械能△E。
6、(18分)
(1)(6分)设a球到D点时的速度为vD,从释放至D点
根据动能定理(3分)
对a、b球,根据动量守恒定律mvD=2mv(2分)
解得v=1.73m/s(1分)]
(2)(6分)两球进入处长合场后,由计算可知Eq=2mg
两球在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动轨迹示