1.如圖所示,在真空中,水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過,導(dǎo)線的正下方有一束電子初速度方向與電流方向相同,不計(jì)電子重力,則下列說法正確的是( )
A.電流上方的磁場方向垂直紙面向外
B.電子受到的洛倫茲力將改變電子的速度大小
C.電子將沿路徑a運(yùn)動(dòng)
D.電子將沿路徑b運(yùn)動(dòng)
【答案】D
【解析】由安培定則可知,電流上方的磁場方向垂直紙面向里,A錯(cuò)誤;電子受到的洛倫茲力與電子速度方向垂直,所以不會(huì)改變電子的速度大小,B錯(cuò)誤;由左手定則可知,電子受到洛倫茲力向下,電子將沿路徑b運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤,D正確。
2.如圖所示,勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為1 T,方向水平向右,一根通電直導(dǎo)線垂直于勻強(qiáng)磁場放置,導(dǎo)線截面是正六邊形的中心O,正六邊形在紙面內(nèi)且ad連線與磁感線垂直,已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,則下列敘述正確的是( )
A.直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向外
B.b點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度方向指向中心O
C.c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq \r(3)T
D.c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度跟f點(diǎn)的相同
【答案】C
【解析】a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,可知直導(dǎo)線在a點(diǎn)的磁場方向向左,大小為1 T,由安培定則可知直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里,A錯(cuò)誤;直導(dǎo)線在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場大小為1 T,方向與B的反方向成60°角,則b點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與B正向成60°角,不是指向中心O,B錯(cuò)誤;直導(dǎo)線在c點(diǎn)的磁場方向垂直O(jiān)c斜向右上方向,與水平成60°角,大小為1T,則c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度大小,C正確;直導(dǎo)線在c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度跟f點(diǎn)的等大反向,則與磁場B合成后合實(shí)際磁場大小和方向都不相同,D錯(cuò)誤。
3.四根等高、相互平行的水平長直導(dǎo)線有大小相等且方向相同的電流I1、I2、I3、I4,其中相鄰兩根導(dǎo)線間距均相等,a、b、c三點(diǎn)連線與導(dǎo)線等高并垂直于導(dǎo)線,c點(diǎn)位于四根導(dǎo)線間中點(diǎn),d、e分別位于a、b兩點(diǎn)的正下方,且ad=ac=bc=be,則下列說法正確的是( )
A.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上
B.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下
C.d點(diǎn)與e點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同
D.任意兩導(dǎo)線間相互吸引
【答案】D
【解析】根據(jù)安培定則知電流I2和I3分別在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,電流I1和I4分別在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反,所以c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,故AB錯(cuò)誤;根據(jù)安培定則知I1在d點(diǎn)和I4在e點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同,I1、I2、I3在e點(diǎn)和I4、I3、I2在d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同,方向相反,故d點(diǎn)與e點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同,故C錯(cuò)誤;由于四根導(dǎo)線的電流方向相同,根據(jù)安培定則和左手定則可知,任意兩導(dǎo)線間相互吸引,故D正確。
4.如圖所示、通有向左的恒定電流的長直導(dǎo)線水平固定放置,絕緣細(xì)線一端系于導(dǎo)線上的O點(diǎn),另一端系一個(gè)帶負(fù)電小球,細(xì)線拉直。第一次讓小球在A點(diǎn)由靜止釋放,讓小球繞O點(diǎn)沿圓1在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng);第二次讓小球在B點(diǎn)由靜止釋放,讓小球繞O點(diǎn)沿圓2在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。圓1與導(dǎo)線垂直。圓2與直導(dǎo)線在同一豎直面內(nèi),小球分別沿圓1、圓2首次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí)細(xì)線的張力相等,忽略小球運(yùn)動(dòng)過程中空氣阻力的影響。下列關(guān)于A、B兩點(diǎn)高度的判斷正確的是( )
A.A點(diǎn)更高 B.B點(diǎn)更高
C.高度相同 D.無法確定
【答案】A
【解析】設(shè)兩次實(shí)驗(yàn)中細(xì)線的張力大小均為T,小球在軌道1運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)C時(shí)的速度大小為v1,根據(jù)牛頓第二定律有;根據(jù)安培定則可知恒定電流在C點(diǎn)處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直紙面向外,根據(jù)左手定則可知小球在軌道2運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)C時(shí)所受洛倫茲力方向豎直向下,設(shè)此時(shí)小球速度大小為v2,根據(jù)牛頓第二定律有;比較上述兩式可知,由于洛倫茲力不做功,所以小球兩次運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能均守恒,根據(jù),可知A點(diǎn)更高,故選A。
5.如圖所示,在邊長為L的正方形ABCD區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,一帶電粒子(重力不計(jì))以速度v從A點(diǎn)沿AB邊方向射入磁場,恰好從BC邊的中點(diǎn)F射出,已知帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T,以下說法正確的是( )
A.該粒子一定帶負(fù)電
B.該粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為eq \f(5,4)L
C.若粒子的速度大小為2v,方向不變,粒子將從CD邊的中點(diǎn)E射出
D.若粒子的速度大小為2v,方向不變,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期變?yōu)閑q \f(T,2)
【答案】B
【解析】粒子向右偏轉(zhuǎn),根據(jù)左手定則可知粒子帶正電,故A錯(cuò)誤;設(shè)該粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系有,解得,故B正確;根據(jù)牛頓第二定律有,解得,若粒子的速度大小為2v,方向不變,則粒子運(yùn)動(dòng)半徑變?yōu)?R,將從B、F之間射出,故C錯(cuò)誤;粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期,若粒子的速度大小為2v,方向不變,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期不變,故D錯(cuò)誤。
6.如圖所示,在一個(gè)正三角形區(qū)域有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,速度大小均為v的α粒子從BC邊的中點(diǎn)O處沿各個(gè)方向射入磁場,若已知粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,正三角形邊長為L,粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為eq \f(1,2)L,不計(jì)粒子的重力及帶電粒子之間的相互作用,則( )
A.該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
B.該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為
C.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為
D.粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間為
【答案】B
【解析】根據(jù)牛頓第二定律,解得,故A錯(cuò)誤,B正確;粒子軌跡如圖所示,由圖可知,粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長時(shí),軌跡與邊相切,若粒子能過A點(diǎn),在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間才為,故CD錯(cuò)誤。
7.科學(xué)家可以利用磁場對(duì)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行有效控制。如圖所示,圓心為O、半徑為r的圓形區(qū)域外存在勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。P是圓外一點(diǎn),OP=3r。一質(zhì)量為m,電荷量為q(q>0)的粒子從P點(diǎn)在紙面內(nèi)沿著與PO成θ=60°角的方向射出,不計(jì)粒子重力。若要求粒子不能進(jìn)入圓形區(qū)域,則粒子運(yùn)動(dòng)速度可以為( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】若速度較小,粒子的軌跡圓如圖甲所示,由幾何關(guān)系可知在中,,。
若速度較大,粒子的軌跡圓如圖乙所示,根據(jù)幾何關(guān)系可知在中,,,由洛倫茲力提供向心力可知,,則可知,,綜上若要求粒子不能進(jìn)入圓形區(qū)域,則粒子運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)滿足的條件為或,故選D。
8.如圖所示,以水平直線為分界線,上方區(qū)域充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,大量電子(質(zhì)量為m、電荷量為e,重力不計(jì))從長度為L的PQ區(qū)域以相同速度與水平方向成θ=60°的角度斜射入磁場,已知電子的速度大小為v0,上方磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。所有從上方磁場射出的電子再次經(jīng)過水平分界線下方某一半圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)偏轉(zhuǎn)后都能通過磁場邊界的一個(gè)點(diǎn)處被收集。下列說法正確的是( )
A.水平分界線上電子射出區(qū)域的長度為eq \f(1,3)L
B.若減小上方磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,電子射出區(qū)域的長度將保持不變
C.欲使水平分界線上電子的出射與入射區(qū)域不重疊,則上方磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)小于
D.下方收集電子的半圓形區(qū)域勻強(qiáng)磁場的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度為
【答案】BCD
【解析】所有電子運(yùn)動(dòng)軌跡相同,水平分界線上電子射出區(qū)域的長度為L,A錯(cuò)誤;改變上方磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,電子運(yùn)動(dòng)軌跡改變但所有電子運(yùn)動(dòng)軌跡依然相同,電子射出區(qū)域的長度將保持不變,B正確;從P點(diǎn)入射的電子應(yīng)到達(dá)Q點(diǎn)右側(cè),即偏轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的最小弦長為L,則,,C正確;出射電子束的寬度(平行線間的距離)為,只要滿足電子軌跡半徑等于磁場區(qū)域圓的半徑就可以實(shí)現(xiàn)收集(會(huì)聚)。設(shè)想以較大的磁場區(qū)域圓實(shí)現(xiàn)會(huì)聚,不斷縮小磁場區(qū)域圓直至以出射電子束的寬度為半徑對(duì)應(yīng)最小的半圓形磁場區(qū)域,如圖所示,可以是區(qū)域1、2組成的半圓,也可以是區(qū)域1、3組成的半圓,最小半徑與最大的磁感應(yīng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng),D正確。
9.如圖所示,半徑為R的半圓形粒子接收屏ABC豎直放置,AB為水平直徑,O為圓心,OC連線與豎直方向的夾角α=37°。一質(zhì)量為m、電荷量絕對(duì)值為q的帶電粒子自A點(diǎn)沿AB方向以初速度v0射入。當(dāng)接收屏處于豎直向上的勻強(qiáng)電場中時(shí),粒子恰能擊中屏上的C點(diǎn);當(dāng)接收屏處于垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場中時(shí),粒子也恰能擊中屏上的C點(diǎn)。不計(jì)粒子重力,下列說法正確的是( )
A.粒子帶正電,勻強(qiáng)磁場的方向垂直于紙面向外
B.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為
C.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
D.粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為144∶53
【答案】BC
【解析】當(dāng)接收屏處于豎直向上的勻強(qiáng)電場中時(shí),粒子恰能擊中屏上的C點(diǎn),得出粒子帶負(fù)電,接收屏處于垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場中時(shí),粒子也恰能擊中屏上的C點(diǎn),根據(jù)左手定則,磁場方向應(yīng)垂直于紙面向里,A錯(cuò)誤;當(dāng)施加電場時(shí),水平方向,豎直方向,解得,B正確;當(dāng)施加磁場時(shí),如圖,由幾何關(guān)系有,解得,由,得,C正確;由可知,粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,由,得,D錯(cuò)誤。
10.如圖所示,半徑R=2 cm的圓形區(qū)域中有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,一個(gè)帶正電粒子從圓形磁場邊界上的A點(diǎn)以v0=8×104 m/s的速度垂直直徑MN射入磁場,恰好從N點(diǎn)射出,且∠AON=120°。下列選項(xiàng)正確的是( )
A.帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為1 cm
B.帶電粒子的比荷為2×106 C/kg
C.帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡圓心一定在圓形磁場的邊界上
D.若帶電粒子改為從圓形磁場邊界上的C點(diǎn)以相同的速度入射,一定從N點(diǎn)射出
【答案】BCD
【解析】如圖甲所示,由幾何關(guān)系得帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑r=R=2 cm,且?guī)щ娏W釉诖艌鲋羞\(yùn)動(dòng)軌跡的圓心一定在圓形磁場的邊界上,故A錯(cuò)誤,C正確;對(duì)帶電粒子由牛頓第二定律得,解得,故B正確;若帶電粒子改為從圓形磁場邊界上的C點(diǎn)以相同的速度入射,假設(shè)出射點(diǎn)位置在N′點(diǎn),圓心在O′點(diǎn),如圖所示,根據(jù)幾何關(guān)系可得CON′O′為菱形,則CO′∥ON′,N′和N重合,故粒子從N點(diǎn)射出,故D正確。
11.在光滑絕緣水平桌面上有三個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、C、D,其中只有A球帶電,帶電荷量為-q,其余的球均不帶電。三個(gè)小球的初始位置分別位于如圖所示的a、c、d三處,它們構(gòu)成一個(gè)直角三角形,A、C相距2L,∠acd=60°,∠adc=90°。水平桌面上存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B?,F(xiàn)給A球一個(gè)沿水平方向的初速度,使其在磁場中運(yùn)動(dòng),之后依次與C、D兩球發(fā)生碰撞,假設(shè)碰撞時(shí)間很短,每次碰后都結(jié)合在一起,則( )
A.A球的初速度方向與cd邊垂直
B.三個(gè)小球碰后,仍能回到a點(diǎn)
C.小球從a點(diǎn)到c點(diǎn)的時(shí)間與從c點(diǎn)到d點(diǎn)的時(shí)間之比為3∶1
D.A、C、D三個(gè)小球結(jié)合到一起后速度的大小為
【答案】BD
【解析】由題意可得,A球先到c點(diǎn),與C結(jié)合,再到d點(diǎn)與 D結(jié)合,A、C、D三個(gè)小球的碰撞,滿足動(dòng)量守恒定律,則有,由,可得A小球在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑,A、C兩小球結(jié)合在一起后,在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑,A、C、D三個(gè)小球結(jié)合在一起后,在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑,故,由幾何關(guān)系可得,可知A球的初速度垂直于ac邊,故A錯(cuò)誤;由A選項(xiàng)的分析知,小球在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成直角三角形的外接圓,則三球碰后仍能回到a點(diǎn),故B正確;A小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期,從a點(diǎn)到c點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,C兩小球結(jié)合在一起后做圓周運(yùn)動(dòng)的周期,從c點(diǎn)到d點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,則小球從a點(diǎn)到c點(diǎn)的時(shí)間與從c點(diǎn)到d點(diǎn)的時(shí)間之比,故C錯(cuò)誤;因,且r3=L,故,故D正確。
12.如圖所示,某同學(xué)為探究帶電粒子“約束”問題。構(gòu)想了向里的勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,邊界分別是半徑為R和2R的同心圓,O為圓心,A為磁場內(nèi)在圓弧上的點(diǎn),且OP=PA。若有一粒子源垂直磁場方向在紙面內(nèi)的360°發(fā)射出比荷為eq \f(q,m)的帶負(fù)電粒子,速度連續(xù)分布且無相互作用,不計(jì)其重力,sin 37°=0.6。對(duì)粒子源的位置和被約束相關(guān)量的說法正確的是( )
A.在A時(shí),被磁場約束的粒子速度最大值為
B.在O時(shí),被磁場約束的粒子速度最大值為
C.在O時(shí),被磁場約束的粒子每次經(jīng)過磁場時(shí)間最大值為
D.在P時(shí),被磁場約束的粒子速度最大值為
【答案】ACD
【解析】粒子最大運(yùn)動(dòng)半徑,由運(yùn)動(dòng)半徑,解得,故A正確;設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)半徑為,如圖甲所示,在中,則,得,則,由,解得,故C正確,B錯(cuò)誤;如圖乙所示,在中,,,,得,由運(yùn)動(dòng)半徑,解得,故D正確。
二、非選擇題(解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。)
13.如圖所示,間距為L的導(dǎo)軌豎直固定在絕緣地面上,導(dǎo)軌頂端連接電動(dòng)勢為E的電源,質(zhì)量為m、電阻為R的金屬桿垂直接觸導(dǎo)軌,豎直向上的拉力F作用在金屬桿的中點(diǎn),當(dāng)在導(dǎo)軌所在的平面內(nèi)加上與金屬桿成α角、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場后,金屬桿沿著導(dǎo)軌恰好不向上運(yùn)動(dòng),電源兩端的電壓為U,重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻,求:
(1)電源的內(nèi)阻和電源的功率;
(2)金屬桿與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
【解析】(1)設(shè)電源內(nèi)阻為r,由閉合電路歐姆定律可得回路的電流
由歐姆定律
則電源的功率P=IE
聯(lián)立解得,。
(2)將磁感應(yīng)強(qiáng)度B分別沿水平向右和豎直向下分解,B在豎直向下的分量為
B在水平向右的分量與金屬桿平行,對(duì)金屬桿沒有安培力作用,根據(jù)左手定則,B在豎直向下的分量對(duì)金屬桿的安培力,垂直導(dǎo)線與金屬桿所在的豎直平面向里
最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力
對(duì)金屬桿受力分析,由力的平衡可得
,
結(jié)合
聯(lián)立解得。
14.如圖所示,O1為粒子源,可以沿紙面內(nèi)各方向射出速率相同、質(zhì)量為m、電量為q的同種粒子,粒子重力不計(jì),其運(yùn)動(dòng)區(qū)域存在垂直紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。已知O1O2為一水平線段且長度為7eq \r(3) cm,MN為紙面內(nèi)一垂直于O1O2的屏幕且足夠長(粒子與屏幕接觸后即被屏幕吸收不再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)),P為MN上一點(diǎn),滿足O2P=eq \r(3) cm。設(shè)θ為粒子在O1處速度方向與線段O1O2間的夾角,當(dāng)θ=53°時(shí),粒子恰好能打在P點(diǎn)。取sin 24°≈0.4,sin 37°=0.6,求:
(1)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R;
(2)在粒子能打到MN上的條件下,粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間tm;
(3)粒子能打到MIN上的區(qū)域長度X。
【解析】(1)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng),恰好打到P點(diǎn),如圖甲所示,設(shè)∠PO1O2=α
sin (α+37°)=sin 45°
則粒子軌道半徑。
(2)當(dāng)粒子速度偏轉(zhuǎn)角度最大時(shí),粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長,且粒子能打到MN上條件下,故當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡與MN相切時(shí),時(shí)間最長,如圖乙所示;在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間tm對(duì)應(yīng)優(yōu)弧所對(duì)應(yīng)圓心角∠O1O3A(該角超過180°)
由幾何關(guān)系可知
故,
周期,。
(3)如圖丙所示,粒子打到MN上區(qū)域,上邊界為直徑O1E所對(duì)應(yīng)的E點(diǎn),下邊界為圓弧與MN相切點(diǎn)F,由幾何關(guān)系可知
,
故長度。
15.如圖甲所示,在邊長為8 m的水平面正方形區(qū)域MNST內(nèi)用OQ平分了兩種勻強(qiáng)磁場,其中左邊磁場方向垂直紙面向里,右邊磁場方向垂直紙面向外。在正方形區(qū)域左邊與右邊的邊界(含磁場)的中點(diǎn)上有兩個(gè)點(diǎn)發(fā)射源,能夠在每秒中分別射出N個(gè)數(shù)量的離子,且離子射出的方向豎直向上。設(shè)左邊磁場強(qiáng)度為B1,右邊磁場強(qiáng)度為B2,并在距離MN豎直向下的2 m,離MT距離為3 m的地方放置了一個(gè)長為2 m雙面收集板ab(離子打在ab板上直接被收集)。
(1)若A與B點(diǎn)發(fā)射源均能夠?qū)㈦x子射入磁場內(nèi),求A與B點(diǎn)發(fā)射源射出的離子的帶電性;
(2)若點(diǎn)A發(fā)射源射出的離子比荷均為k,且能夠全部打在板ab的左側(cè),求點(diǎn)A發(fā)射源的速度取值范圍;
(3)滿足(1)的條件,A、B發(fā)射源射出的離子質(zhì)量為m,電荷量為q,現(xiàn)將A、B帶電離子源均向上提高2 m,其他裝置保持不變,如圖乙,若B1=B2,且此時(shí)A與B兩點(diǎn)射出的離子均在ab板交于同一點(diǎn)。請?jiān)趫D乙處畫出A與B電子的軌跡,并求離子束對(duì)探測板的平均作用力F。
【解析】(1)由左手定則得,A電子源帶負(fù)電,B電子源帶負(fù)電。
(2)當(dāng)打在板的a端時(shí),由幾何關(guān)系得
解得
代入公式
解得v=
當(dāng)打在ab中點(diǎn)時(shí),有幾何關(guān)系得
解得
代入公式
解得v=
故≥v≥。
(3)軌跡如圖所示。
此時(shí)有幾何關(guān)系得R=2m
故由
解得v=
設(shè)時(shí)間內(nèi)有個(gè)粒子打在板上,由動(dòng)量定律得
解得F=。

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