（本題13分）在如圖所示的直角坐標(biāo)系中，有一個(gè)與坐標(biāo)平面垂直的界面，界面與x軸成45°且經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，界面右下側(cè)有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E，方向沿y軸的正方向，界面左上側(cè)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直坐標(biāo)平面向里，大小未知�，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量為m，電量為+q的帶電粒子從坐標(biāo)為(，-)的P點(diǎn)處由靜止釋放，粒子以一定的速度第一次經(jīng)過(guò)界面進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，從坐標(biāo)原點(diǎn)O再次回到電場(chǎng)區(qū)域，不計(jì)粒子的重力。求：

（1）粒子第一次經(jīng)過(guò)界面進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度有多大？
（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大��？
（3）粒子第三次經(jīng)過(guò)界面時(shí)的位置坐標(biāo)？

（1） （2）  (3) （，）

解析試題分析（1）粒子從靜止沿電場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)，到達(dá)界面上的Q點(diǎn)，Q點(diǎn)的坐標(biāo)是(， )
由幾何知識(shí)可知粒子從P到Q的位移         （1分）
根據(jù)動(dòng)能定理有： - 0    （2分）
解得進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度    （1分）
（2）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示。由幾何關(guān)系可得圓周運(yùn)動(dòng)的半徑   （1分）

由                       （2分）
解得                    （1分）
（3）粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O第二次經(jīng)過(guò)界面進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，速度方向與電場(chǎng)方向垂直，粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t粒子第三次經(jīng)過(guò)界面，其位置坐標(biāo)為（x,y）,有：
           （1分）
                                （1分）
                                      （1分）
解得 即電荷第三次經(jīng)過(guò)豎直界面的位置坐標(biāo)為（，）（2分）
考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（20分）如圖所示，xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，有一邊界線OA與y軸的夾角∠AOy=45O，邊界線的上方與下方分別存在垂直紙面向外與向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=0.25T．一束帶電量q=8.0×10-19C、質(zhì)量 m=8.0×10-26kg的正離子以v=5×105m/s從y軸上坐標(biāo)為（0，0.4m）的Q點(diǎn)垂直y軸射入磁場(chǎng)區(qū)。求：

（1）離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和周期；
（2）現(xiàn)只改變B的大小，使離子不經(jīng)過(guò)OA邊界而直接從y軸離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域，則B應(yīng)滿足什么條件？
（3）若B=0.125T，且從離子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則離子在哪些時(shí)刻恰好經(jīng)過(guò)OA邊界？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（22分）如圖所示，半徑足夠大的兩半圓形區(qū)域I和II中存在與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩半圓形的圓心分別為O、O’，兩條直徑之間有一寬度為d的矩形區(qū)域，區(qū)域內(nèi)加上電壓后形成一勻強(qiáng)電場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子（不計(jì)重力），以初速度v0從M點(diǎn)沿與直徑成30o角的方向射入?yún)^(qū)域I，而后從N點(diǎn)沿與直徑垂直的方向進(jìn)入電場(chǎng)，N點(diǎn)與M點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)0，粒子第一次離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為2v0，隨后將兩直徑間的電壓調(diào)為原來(lái)的2倍，粒子又兩進(jìn)兩出電場(chǎng)，最終從P點(diǎn)離開(kāi)區(qū)域II。已知P點(diǎn)與圓心為O’的直徑間的距離為L(zhǎng)，與最后一次進(jìn)入?yún)^(qū)域II時(shí)的位置相距L，求：
（1）區(qū)域I內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小與方向
（2）矩形區(qū)域內(nèi)原來(lái)的電壓和粒子第一次在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（3）大致畫出粒子整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的軌跡，并求出區(qū)域II內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大��；
（4）粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，半徑為R的絕緣圓筒中有沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓筒形場(chǎng)區(qū)的邊界由彈性材料構(gòu)成。一個(gè)質(zhì)量為m．電荷量為q的正離子(不計(jì)重力)以某一速度從筒壁上的小孔M進(jìn)入筒中，速度方向與半徑成θ=30°夾角，并垂直于磁場(chǎng)方向。離子和筒壁的碰撞無(wú)能量和電荷量的損失．若選擇合適的進(jìn)入速度，離子可以從M孔射出。問(wèn)：

(1)離子的速度多大時(shí)，離子可以在最短的時(shí)間內(nèi)返回M孔最短的時(shí)間是多少?
(2)如果離子與筒壁發(fā)生兩次碰撞后從M孔射出，離子的速率是多大?從進(jìn)入圓筒到返回M孔經(jīng)歷的時(shí)間是多少?

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示,在矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在ad邊中點(diǎn)的粒子源，在t=0時(shí)刻垂直于磁場(chǎng)發(fā)射出大量的同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與od的夾角分布在0~180°范圍內(nèi)。已知沿od方向發(fā)射的粒子在t=t0時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界cd上的p點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，ab=1.5L，bc=L，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=L，不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用，求：

(1)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期T和粒子的比荷q/m；
(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；
(3)t=t0時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子所處位置在某一圓弧上，在圖中畫出該圓弧并說(shuō)明圓弧的圓心位置以及圓心角大��；

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(10分)如圖所示，在y＜0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于xy平面并指向紙里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一帶負(fù)電的粒子（質(zhì)量為m、電荷量為q）以速度v0從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，入射方向在xy平面內(nèi)，與x軸正向的夾角為θ。（粒子所受重力不計(jì)）求：

（1）該粒子射出磁場(chǎng)的位置；
（2）該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(16分)如圖所示，在矩形區(qū)域ABCD內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=5.0×10—2T，矩形區(qū)域AD長(zhǎng)為m，AB寬為0.2 m，在AD邊中點(diǎn)O處有一放射源，某時(shí)刻，放射源沿紙面向磁場(chǎng)中各方向均勻地輻射出速率均為v=2×l06 m/s的某種帶正電粒子，帶電粒子質(zhì)量m=1.6×10-27 kg，電荷量為q=+3.2×l0-19C（不計(jì)粒子重力），求：

(1)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑；
(2)從BC邊界射出的粒子中，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間；
(3)分別從BC邊界和CD邊界射出粒子數(shù)目的比值。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（12分）如圖，在xoy平面第一象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于xoy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度為E。一帶電量為+q的小球從y軸上離坐標(biāo)原點(diǎn)距離為L(zhǎng)的A點(diǎn)處，以沿x正向的初速度進(jìn)入第一象限，如果電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在，小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，并從x軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L/2的C點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。如果只撤去磁場(chǎng)，并且將電場(chǎng)反向，帶電小球以相同的初速度從A點(diǎn)進(jìn)入第一象限，仍然從x軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L/2的C點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)。求：

（1）小球從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)的初速度大小；
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向；
（3）如果在第一象限內(nèi)存在的磁場(chǎng)范圍是一個(gè)矩形，求這一范圍的最小面積。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖，在0≤x≤d的空間，存在垂直xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直xOy平面向里。y軸上P點(diǎn)有一小孔，可以向y軸右側(cè)垂直于磁場(chǎng)方向不斷發(fā)射速率均為v、與y軸所成夾角θ可在0~1800范圍內(nèi)變化的帶負(fù)電的粒子。已知θ=450時(shí)，粒子恰好從磁場(chǎng)右邊界與P點(diǎn)等高的Q點(diǎn)射出磁場(chǎng)，不計(jì)重力及粒子間的相互作用。求：

（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；
（2）若θ=300，粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與磁場(chǎng)邊界的夾角（可用三角函數(shù)、根式表示）；
（3）能夠從磁場(chǎng)右邊界射出的粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)過(guò)的區(qū)域的面積（可用根式表示）。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案