地球是個(gè)大磁體,在赤道上,地磁場(chǎng)可以看成是沿南北方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。如果赤道某處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.5×10-4T,在赤道上有一根東西方向的直導(dǎo)線,長(zhǎng)為20m,通有從東到西30A的電流,則求:
(1)地磁場(chǎng)對(duì)這根導(dǎo)線的作用力有多大?方向如何?
(2)通電直導(dǎo)線如果南北方向放置,則地磁場(chǎng)對(duì)這根導(dǎo)線的作用力有多大?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(22分)如圖所示,在兩塊水平金屬極板間加有電壓U構(gòu)成偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),一束比荷為帶正電的粒子流(重力不計(jì)),以速度vo =104m/s沿水平方向從金屬極板正中間射入兩板。粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入一具有理想邊界的半圓形變化磁場(chǎng)區(qū)域,O為圓心,區(qū)域直徑AB長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1m,AB與水平方向成45°角。區(qū)域內(nèi)有按如圖所示規(guī)律作周期性變化的磁場(chǎng),已知B0="0." 5T,磁場(chǎng)方向以垂直于紙面向外為正。粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后,恰好從下極板邊緣O點(diǎn)與水平方向成45°斜向下射入磁場(chǎng)。求:
(1)兩金屬極板間的電壓U是多大?
(2)若T0 =0.5s,求t=0s時(shí)刻射人磁場(chǎng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和離開(kāi)磁場(chǎng)的位置。
(3)要使所有帶電粒子通過(guò)O點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不再?gòu)腁B兩點(diǎn)間越過(guò),求出磁場(chǎng)的變化周期T0應(yīng)滿足的條件。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(9分)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬L=30cm,B=3.34×10-3 T,方向垂直紙面向里,設(shè)一質(zhì)子以v0=1.6×105 m/s的速度垂直于磁場(chǎng)B的方向從小孔C射入磁場(chǎng),然后打到照相底片上的A點(diǎn),質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×10-27 kg;質(zhì)子的電量為1.6×10-19 C.求:
(1)質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r;
(2)A點(diǎn)距入射線方向上的O點(diǎn)的距離H;
(3)質(zhì)子從C孔射入到A點(diǎn)所需的時(shí)間t.(,結(jié)果保留1位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(18分)在平面直角坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)存在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.1T,方向垂直于xOy平面向里,在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一正離子放射源,放射出的正離子的比荷都為=1×106C/kg,且速度方向與磁場(chǎng)方向垂直。若各離子間的相互作用和離子的重力都可以忽略不計(jì)。
(1)如圖甲所示,若第一象限存在直角三角形AOC的有界磁場(chǎng),∠OAC=30°,AO邊的長(zhǎng)度l=0.3m,正離子從O點(diǎn)沿x軸正方向以某一速度射入,要使離子恰好能從AC邊射出,求離子的速度大小及離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
(2)如圖乙所示,若第一象限存在一未知位置的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),正離子放射源放射出不同速度的離子,所有正離子入射磁場(chǎng)的方向均沿x軸正方向,且最大速度vm=4.0×10 4m/s,為保證所有離子離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)候,速度方向都沿y軸正方向,試求磁場(chǎng)的最小面積,并在圖乙中畫(huà)出它的形狀。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(16分)在直角坐標(biāo)系xOy中,第一象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的有界電場(chǎng),其中的兩條邊界分別與Ox、Oy重合。在第二象限內(nèi)有垂直紙面向外的有界磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出),磁場(chǎng)邊界為矩形,其中的一個(gè)邊界與y軸重合,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。一質(zhì)量為m,電量為q的正離子,從電場(chǎng)中P點(diǎn)以某初速度沿-x方向開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)坐標(biāo)(0,L)的Q點(diǎn)時(shí),速度大小為,方向與-y方向成30°,經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后能夠返回電場(chǎng),離子重力不計(jì)。求:
(1)正離子在P點(diǎn)的初速度;
(2)矩形磁場(chǎng)在x方向的最小寬度;
(3)離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,一電子(電荷量數(shù)值為e,質(zhì)量為m)以速度垂直射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)上、下方向范圍無(wú)限大,穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與電子原來(lái)入射時(shí)的速度方向間的夾角是30°,則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大?穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是多長(zhǎng)?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(10分)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線周?chē)艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=kI/r,式中常量k>0,I為電流強(qiáng)度,r為距導(dǎo)線的距離。在水平長(zhǎng)直導(dǎo)線MN正下方,矩形線圈abcd通以逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏,被兩根等長(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛,如圖所示。開(kāi)始時(shí)MN內(nèi)不通電流,此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T(mén)0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí),兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T(mén)1;當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí),兩細(xì)線的張力均大于T0。
(1)分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向;
(2)求MN分別通以強(qiáng)度為I1和I2電流時(shí),線框受到的安培力F1與F2大小之比;
(3)當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂,在此瞬間線圈的加速度大小為a,求I3。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(16分)1932年,勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器;匦铀倨鞯墓ぷ髟砣鐖D所示,置于高真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間的狹縫很小,帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子,質(zhì)量為m、電荷量為+q ,在加速器中被加速,加速電壓為U。加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用。
(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比;
(2)求粒子從靜止開(kāi)始加速到出口處所需的時(shí)間t ;
(3)實(shí)際使用中,磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率都有最大值的限制。若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率的最大值分別為Bm、fm,試討論粒子能獲得的最大動(dòng)能E㎞。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶負(fù)電的粒子(重力不計(jì)),以初速度v由狹縫S1,垂直進(jìn)入電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.
(1)為了使此粒子不改變方向從狹縫S2穿出,則必須在勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域加入勻強(qiáng)磁場(chǎng),求勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1的大小和方向.
(2)帶電粒子從S2穿出后垂直邊界進(jìn)入一個(gè)矩形區(qū)域,該區(qū)域存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,若射入點(diǎn)與射出點(diǎn)間的距離為L(zhǎng),求該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大。
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