关于磁场与电场结合的问题(大题+答案)参考

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文档供参考,可复制、编制,期待您的好评与关注! 1.如图所示,有一磁感强度 的匀强磁场,C、D为垂直于磁场方向的同一平面内的两点,它们之间的距离 =0.05m,今有一电子在此磁场中运动,它经过C点的速度v的方向和磁场垂直,且与CD之间的夹角=30。 (1)电子在C点时所受的磁场力的方向如何? (2)若此电子在运动后来又经过D点,则它的速度应是多大? (3)电子从C点到D点所用的时间是多少?(电子的质量 ,电子的电量 ) 2.如图所示,半径为a的圆形区域内有匀强磁场,磁感强度B=0.2T,磁场方向垂直于纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4m,b=0.6m。金属环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R0=2。一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计。 (1)若棒以 的速率在环上向右匀速滑动,求环滑过圆环直径OO的瞬间,MN中的电动势和流过L1的电流。(2)撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O以OO为轴向低面外翻转90,若此后磁场随时间均匀变化,其变化率为 ,求L1的功率。 3.如图所示,边长为 的正方形ABCD中有竖直向上的匀强电场。一个不计重力的带电粒子,质量为 ,电量为 ,以初速度 从A点沿AD方向射入,正好从CD的中点射出,而且速度方向与CD成=30的夹角。 (1)该带电粒子带什么电?(2)该电场的场强E=?(3)若撤去电场,改换成匀强磁场,带电粒子仍从CD中点以同样方向射出,所加磁场的方向、磁感强度B的大小如何?带电粒子在磁场中的运动时间是多少?4.如图所示,在地面上方和真空室内有互相垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向指向 轴负方向,场强 ,匀强磁场方向指向 轴的正方向,磁感强度B=0.4T,现有一带电微粒 以 的速度由坐标原点沿 轴正方向射入真空室后立即做匀速圆周运动,从微粒有O点射入开始计时,求经过时间 时微粒所处位置的坐标。( ) 5.位于竖直平面内矩形平面导线框 。水平边 长L1=1.0 ,竖直边 长L2=0.5 ,线框的质量 ,电阻R=2,其下方有一匀强磁场区域,该区域的上、下边界PP和QQ均与 平行。两边界间距离为H,HL2,磁场的磁感强度B=1.0T, 方向与线框平面垂直。如图所示,令线框的 边从离磁场区域上边界PP的距离为 处自由下落。已知线框 进入磁场以后, 边到达边界PP之前的某一时刻线框的速度已到达这一段的最大值。问从线框开始下落到 边刚刚到达磁场区域下边界QQ过程中,磁场作用在线框的安培力做的总功为多少?( ,不计空气阻力) 答案:1. 解析:电子以垂直磁场方向的速度在磁场中作匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,依题意画运动示意图,由几何关系可求得结论。 (1)电子在C点所受磁场力的方向如图所示。 (2)电子在洛伦兹力作用下作匀速圆周运动,夹角=30为弦切角,圆弧CD所对的圆心角为60,即DOC=60,CDO为等边三角形,由此可知轨道半径R=l。 由 和R= 可知 (3)将R= 和 代入周期公式 中得 设电子从C点到D点所用时间为t,由于电子做匀速圆周运动,所以 由上两式得: 代入数据得: 2. 解析:(1)棒滑过圆环直径OO的瞬时,垂直切割磁感线的有效长度为2a,故在MN中产生的感应电动势为 , 通过灯L1的电流 (2)撤去金属棒MN,半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90,而后磁场发生变化时,由法 拉第电磁感应定律: 则L1的功率 3解析:(1)带电粒子所受电场力方向与场强方向相反粒子应带负电。(2)根据带电粒子离开电场时的运动方向,可得 即 该电场的场强 (3)换成磁场后,要使带电粒子向CD中点偏转,根据左手定则磁场方向必须垂直纸面向里。此时带电粒子做匀速圆周运动(如图所示)。设其运动半径为R,根据几何关系,有得 又根据 磁感强度 圆弧所对的圆心角为60粒子在磁场中运动的时间 .4. 解析:由带电粒子做匀速圆周运动可知: 粒子所受的重力和电场力相平衡,且带负电, 即 粒子在 平面内做匀速圆周运动,根据左手定则,轨迹如图所示。 粒子运动周期 把代入 可得轨迹所对 圆心角 又根据 可得粒子运动半径 由此可得 即粒子经 的位置坐标为(0,0.1 ,0.03 )5. 解析:依题意,线框的 边到达边界PP之前某一时刻线框速度达到这一阶段速度最大值,以 表示这一最大速度,则有:在最大速度 时, dc边产生的电动势: 线框中电流 则 速度达最大值条件: 即 边继续向下运动过程中,直至线框 边到达上边界PP,线框保持速度 不变,故从线框自由下落至 边进入磁场过程中,由动能定理: 得安培力做的功 7 / 7
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