磁场和电场的复合 知识点题库

如图所示,匀强磁场和匀强电场相互垂直,一电子以某一速度飞入其中后,做匀速直线运动,其速度方向应该为(   )

A . 垂直纸面向里 B . 与电场线平行 C . 与磁感线平行 D . 垂直纸面向外

有一个带正电荷的离子,沿垂直于电场方向射入带电平行板的匀强电场。离子飞出电场后的动能为Ek , 当在平行金属板间再加入一个垂直纸面向内的如图所示的匀强磁场后,离子飞出电场后的动能为Ek/ , 磁场力做功为W , 则下面各判断正确的是(    )

A . B . C . D .
如图所示,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁感应强度大小未知.区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场,两区域内的电场强度大小相等,现有一质量m=0.01kg,带电荷量q=0.01C的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界MN左侧相距L=2m的A点以v0=5m/s的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动,进入区域Ⅰ后,滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动,在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回A点.已知滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.225,重力加速度g=10m/s2

  1. (1) 求匀强电场的电场强度E和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小B1

  2. (2) 求滑块从A点出发到再次落回A点所经历的时间t;

  3. (3) 若滑块在A点以v0=9m/s的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动,求有界磁场区域Ⅰ的宽度d及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小B2

如图甲所示,两平行金属板A、B的板长l=0.20m,板间距d=0.20m,两金属板间加如图乙所示的交变电压,并在两板间形成交变的匀强电场,忽略其边缘效应.在金属板右侧有一方向垂直于纸面向里的匀强磁场,其左右宽度D=0.40m,上下范围足够大,边界MN和PQ均与金属板垂直.匀强磁场的磁感应强度B=1.0×102T.现从t=0开始,从两极板左端的中点O处以每秒钟1000个的速率不停地释放出某种带正电的粒子,这些粒子均以vo=2.0×105 m/s的速度沿两板间的中线OO′射入电场,已知带电粒子的比荷 =1.0×108C/kg,粒子的重力和粒子间的相互作用都忽略不计,在粒子通过电场区域的极短时间内极板间的电压可以看作不变.求:


  1. (1) t=0时刻进入的粒子,经边界MN射入磁场和射出磁场时两点间的距离;

  2. (2) 在电压变化的第一个周期内有多少个带电的粒子能进入磁场;

  3. (3) 何时由O点进入的带电粒子在磁场中运动的时间最长?最长时间为多少?(π≈3)

在平面直角坐标系xoy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成45°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求:


  1. (1) M、N两点间的电势差UMN

  2. (2) 粒子在磁场中运动的轨道半径r;

  3. (3) 粒子从M点运动到P点的总时间t.

(18分)平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第Ⅲ现象存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入电场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力,为:

  1. (1) 粒子到达O点时速度的大小和方向;

  2. (2) 电场强度和磁感应强度的大小之比。

如图所示,xOy是位于足够大的绝缘光滑水平桌面内的平面直角坐标系,虚线MN是∠xOy的角平分线.在MN的左侧区域,存在着沿x轴负方向、场强为E的匀强电场;在MN的右侧区域,存在着方向竖直向下,磁感应强度为B的匀强磁场.现有一带负电的小球a从y轴上的P(0,l)点,在电场力作用下由静止开始运动,a球到达虚线MN上的Q点时与另一个不带电的静止小球b发生碰撞,碰后两小球粘合在一起进入磁场,它们穿出磁场的位置恰好在O点.若a、b两小球的质量相等且均可视为质点,a、b碰撞过程中无电荷量损失.求:

  1. (1) a、b两球碰撞合在一起进入磁场中的速度大小.

  2. (2) a球的比荷k(即电荷量与质量之比).

  3. (3) 过O点后,粘在一起的两个小球再次到达虚线MN上的位置坐标(结果用E、B、l表示).

如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外.一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0 , 方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x=2h处的 P2点进入磁场,并经过y轴上y=﹣2h处的P3点.不计重力.

求:

  1. (1) 电场强度的大小.

  2. (2) 粒子到达P2时速度的大小和方向.

  3. (3) 磁感应强度的大小.

  4. (4) 粒子从P1点运动到P3点所用时间.

用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子n,若一块横截面为矩形的金属导体的宽为b,厚为d,当通以图示方向电流I,并加有与侧面垂直的匀强磁场B时,在导体上、下表面间用理想电压表测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是(   )

A . 上表面电势低 B . 下表面电势低 C . n= D . n=
如图甲所示,两平行金属板接有如图乙所示随时间t变化的电压U,两板间电场可看作均匀的,且两板外无电场,板长L=0.2m,板间距离d=0.2m.在金属板右侧有一边界为MN的区域足够大的匀强磁场,MN与两板中线OO′垂直,磁感应强度B=5×10﹣3T,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子流沿两板中线OO′连续射入电场中,已知每个粒子速度v0=105 m/s,比荷q/m=108 C/kg,重力忽略不计,在每个粒子通过电场区域的极短时间内,电场可视作是恒定不变的.

  1. (1) 试求带电粒子射出电场时的最大速度;

  2. (2) 证明:在任意时刻从电场射出的带电粒子,进入磁场时在MN上的入射点和在MN上出射点的距离为定值,写出该距离的表达式;

  3. (3) 从电场射出的带电粒子,进入磁场运动一段时间后又射出磁场,求粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间.

如图所示,坐标空间中有匀强电场和匀强磁场,电场方向沿y轴负方向,磁场方向垂直于纸面向里,y轴两种场的分界面,磁场区的宽度为d , 现有一质量为m , 电荷量为 的带电粒子从x轴上 N点处以初速度 沿x轴正方向开始运动,然后经过y轴上 M点进入磁场,不计带电粒子重力 求:

  1. (1) MN两点间的电势差
  2. (2) 若要求粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中,求磁感应强度应满足的条件
  3. (3) 若粒子垂直于磁场右边界穿出磁场,求粒子在磁场中运动的时间.
如图所示,一内壁光滑的绝缘圆管A加固定在竖直平面内。圆管的圆心为O,D点为圆管的最低点,AB两点在同一水平线上,AB=2L,圆环的半径为r=  (圆管的直径忽略不计),过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点。在虚线AB的上方存在水平向右的、范围足够大的匀强电场;虚线AB的下方存在竖直向下的、范围足够大的匀强电场,电场强度大小等于 。圆心O正上方的P点有一质量为m、电荷量为  ( >0)的绝缘小物体(视 为质点),PC间距为L。现将该小物体无初速释放,经过一段时间,小物体刚好沿切线无碰撞地进入圆管内,并继续运动。重力加速度用g表示。

  1. (1) 虚线AB上方匀强电场的电场强度为多大?
  2. (2) 小物体从管口B离开后,经过一段时间的运动落到虚线AB上的N点(图中未标出N点),则N点距离C点多远?
  3. (3) 小物体由P点运动到N点的总时间为多少?
如图,一质子以速度v穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转则(   )

 

A . 若电子以相同速度v射入该区域,将会发生偏转 B . 若质子的速度v′<v,它将向下偏转而做类似的平抛运动 C . 若质子的速度v′>v,它将向上偏转,其运动轨迹是圆弧线 D . 无论何种带电粒子(不计重力),只要都以速度v射入都不会发生偏转
如图所示,直空中有以O为圆心,半径为R的圆柱形匀强磁场区域,磁感应强度方向垂直纸面向外,在虚线范围内、x轴上方足够大的范围内有宽度为d,方向沿y轴负向、大小为E的匀强电场。圆形磁场区域的右端与电场左边界相切,现从坐标原点O沿纸面不同方向发射速率为v 的质子,已知质子的电荷量为e,质量为m,不计质子的重力。求

  1. (1) 要使质子不出磁场区域,磁感应强度B要满足什么条件?
  2. (2) P、N两点在圆周上,M是OP的中点,MN平行于x轴,若质子从N点平行于x轴出磁场,求磁感应强度的大小和粒子从O点出射时的方向。
  3. (3) 求质子从N点平行于x轴出磁场后与x轴的交点坐标。
如图所示,在光滑的水平地面上建立直角坐标系xOy,0<x<2L的区域内有一沿y轴正方向的匀强电场,x>2L的区域内有一竖直向上的匀强磁场。x轴的负半轴上固定一 弹射装置,弹簧的自由端刚好位于坐标原点。某时刻,将一带正电的小球压缩弹簧装入弹射装置,小球被弹射后以速度v0进入电场;之后的另一时刻,另一质量相同的带负电小球也被弹射后以同样的速度进入电场,其进入磁场边界时的坐标为(2L,- L)。负电小球所带电荷量大小是正电小球的3倍,它们在磁场中分别运动半周后在某点相遇,不计两小球之间的相互作用,求:

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  1. (1) 负电小球进入磁场边界时速度方向与y轴负方向的夹角;
  2. (2) 两小球在磁场中相遇时的位置坐标;
  3. (3) 两小球先后进入电场的时间差。
如图所示,坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场,在y轴左侧区域存在宽度为a=0.3m的垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B(大小可调节)。现有比荷为 =2.5×109 C / kg的带正电粒子从x轴上的A点以一定初速度v0垂直x轴射入电场,且以v=4×107m/s,方向与y轴正向成60°的速度经过P点进入磁场,OP= OA,OA=0.1m,不计重力。求:

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  1. (1) 粒子在A点进入电场的初速度v0为多少;
  2. (2) 要使粒子不从CD边界射出,则磁感应强度B的取值范围;
  3. (3) 当磁感应强度为某值时,粒子经过磁场后,刚好可以回到A点,求此磁感应强度.
在平面直角坐标系xOy的第一象限内有一垂直纸面的圆形匀强磁场区域,圆心为O1 , 半径为r,与y轴、x轴分别相切于A、C两点,第一象限其它区域为真空。D、F为x轴上两点,CD长度为r,DF长度为 r,H点为y轴负方向的一个点,已知OH的长度等于OF的长度。第四象限三角形区域OFH内充满平行于FH的匀强电场,场强大小 ,方向与x轴负向夹角为45°,如图所示。第四象限其它区域充满垂直纸面的匀强磁场。一质量为m,电量为q的带正电的粒子(不计重力)以初速度v0自A点沿AO1方向射入磁场,恰能沿O1D方向自D点射入第四象限,之后从FH上的P点(图中未标出)射入磁场区域,最后从H点射出。求:(tan22.5°=

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  1. (1) 第一象限磁感应强度B1的大小;
  2. (2) 第四象限磁感应强度B2的大小和方向;
  3. (3) 带电粒子从A点射入至从H点射出所需的时间t。
如图,在xOy竖直平面内存在着匀强电场和匀强磁场,电场方向与y轴同向,磁场方向垂直纸面向里。在原点O处有一质量为m、带电量为+q的小球,置于长度为L的绝缘竖直轻管的管底,管在水平力作用下沿x轴正方向匀速运动,一段时间后球从管口离开,离开时速度方向与x轴正方向成45°角,之后球经过y轴上某点P。已知重力加速度大小为g,电场强度大小为 ,磁感应强度大小为B,不计一切摩擦和空气阻力。

  1. (1) 求管运动的速度大小;
  2. (2) 求P点的坐标;
  3. (3) 请画出球离开管前,管受到的水平力F与其运动位移x变化的关系图像,不要求写出推导过程。
两块面积和间距均足够大的金属板水平放置,如图1所示,金属板与可调电源相连形成电场,方向沿y轴正方向。在两板之间施加磁场,方向垂直 平面向外。电场强度和磁感应强度随时间的变化规律如图2所示。板间O点放置一粒子源,可连续释放质量为m、电荷量为 、初速度为零的粒子,不计重力及粒子间的相互作用,图中物理量均为已知量。求:

  1. (1) 时刻释放的粒子,在 时刻的位置坐标;
  2. (2) 在 时间内,静电力对 时刻释放的粒子所做的功;
  3. (3) 在 点放置一粒接收器,在 时间内什么时刻释放的粒子在电场存在期间被捕获。
如图所示,一对长平行栅极板(有缝的平行板)水平放置,极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场,两极板与电压为的电源相连。一带正电粒子从正极板上点处以大小为的速度垂直极板向上射出,粒子的质量为、电荷量为。粒子经电场一次加速后从点进人上方磁场,然后第一次从负极板上的点返回电场。一足够长的不带电绝缘挡板与正极板成倾斜放置。忽略栅极板的电场边缘效应及粒子所受的重力。

  1. (1) 求粒子进入上方磁场时的速度大小
  2. (2) 求两点间的距离
  3. (3) 若改变两极板间的电压(保持下极板接电源正极),其他条件不变,使粒子不能打在挡板上,求电压应满足的条件。
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