如圖甲所示,一個(gè)質(zhì)量為m,帶電量為q的離子,從D點(diǎn)以某一初速度垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng).磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.正離子的初速度方向在紙面內(nèi),與直線AD的夾角為60°.結(jié)果粒子正好穿過AD的垂線上離A點(diǎn)距離為d的小孔C,垂直AC的方向進(jìn)入AC右邊的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.電場(chǎng)的方向與AC平行.離子最后打在DA直線上的P點(diǎn).P到A的距離為2d.不計(jì)重力,
求:(1)離子從D到P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(2)離子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能.
(1)畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖.

由幾何關(guān)系:R+Rsin30°=d
得:R=
2
3
d

由洛倫茲力提供向心力:qvB=
mv2
R

得:v=
2Bqd
3m

粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期:T=
2πR
v
=
2πm
qB

粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:t=
120°
360°
T=
2πm
3qB

粒子在電場(chǎng)中作類平拋運(yùn)動(dòng):水平勻速,豎直勻加速
d=
1
2
at2=
1
2
vyt2

2d=vt2
解得vy=v=
2Bqd
3m

t2=
2d
v
=
3m
qB

所以,粒子從D到P的時(shí)間為:t=t1+t2=
2πm
3qB
+
3m
qB
=
(2π+9)m
3qB

粒子到達(dá)P的動(dòng)能:EK=
1
2
m(v2+
v2y
)=mv2=
4B2q2d2
9m

答::(1)離子從D到P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=
(2π+9)m
3qB
;
(2)離子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EK=
4B2q2d2
9m
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

地球周圍有磁場(chǎng),由太空射來的帶電粒子在此磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)稱為磁漂移。以下描述的是一種假設(shè)的磁漂移運(yùn)動(dòng)。一帶正電的粒子在x=0、y=0處沿y方向以某一速度v0運(yùn)動(dòng),空間存在垂直于圖中紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在y>0的區(qū)域中,磁感強(qiáng)度為B1,在y<0的區(qū)域中磁感強(qiáng)度為B2,B2>B1,如圖所示。
⑴ 把粒子在出發(fā)點(diǎn)x=0處作為第0次過x軸,試求粒子到第n次過x軸整個(gè)過程中,在x軸方向的平均速度vv0之比,n只取奇數(shù)。
⑵ 若B2B1= 4,當(dāng)n很大時(shí),vv0趨于何值。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m,電荷量為q的離子,離子產(chǎn)生出來的速度很小,要以看做速度為0,產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓U加速后,進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的一勻強(qiáng)磁場(chǎng),沿著半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn),測(cè)得P點(diǎn)到入口處S1的距離為L(zhǎng),則N極板為______極板,此離子荷質(zhì)比
q
m
=______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

在平面直角坐標(biāo)系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E.第Ⅲ、第Ⅳ象限-d≤y≤0內(nèi)存在垂直于坐標(biāo)平面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶負(fù)電的粒子從y軸上的M點(diǎn)以速度υ0垂直于y軸射入電場(chǎng),經(jīng)x軸上的N點(diǎn)與x軸正方向成θ=60°角射入磁場(chǎng),恰好不會(huì)從磁場(chǎng)的下邊界射出磁場(chǎng),如圖所示.不計(jì)粒子的重力,求
(1)M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U;
(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;
(3)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到第一次離開磁場(chǎng)的總時(shí)間t.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖,在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里,大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子,在x軸上到原點(diǎn)的距離為x0的P點(diǎn),以平行于y軸的初速度射入此磁場(chǎng),在磁場(chǎng)作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場(chǎng).不計(jì)重力的影響.由這些條件可知( 。
A.能確定粒子通過y軸時(shí)的位置
B.能確定粒子速度的大小
C.能確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間
D.以上三個(gè)判斷都不對(duì)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一圓柱形磁鐵豎直放置,如圖所示,在它的下方有一帶正電小球置于光滑絕緣水平面上,小球在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是( 。
A.小球所受的合力可能不指向圓心
B.小球所受的洛侖茲力指向圓心
C.俯視觀察,小球的運(yùn)動(dòng)方向一定是順時(shí)針
D.俯視觀察,小球的運(yùn)動(dòng)方向一定是逆時(shí)針

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖中左邊有一對(duì)平行金屬板,兩板相距為d,電壓為U,兩板之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向與金屬板面平行并垂直于紙面朝里.圖中右邊有一半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面朝里.一正離子沿平行于金屬板面、從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)的方向射入平行金屬板之間,沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域,并沿直徑CD方向射入磁場(chǎng)區(qū)域,最后從圓形區(qū)域邊界上的F點(diǎn)射出.已知速度的偏向角為θ=90°,不計(jì)重力.求:
(1)離子速度v的大; 
(2)離子的比荷q/m.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一個(gè)不計(jì)重力的帶負(fù)電的粒子以速度v由坐標(biāo)原點(diǎn)射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,速度方向與x軸、y軸均成45°,已知該粒子電量為-q,質(zhì)量為m,則該粒子通過x軸和y軸時(shí)的坐標(biāo)分別是( 。
A.x=
2
mv
qB
,y=-
2
mv
qB
B.x=-
2
mv
qB
,y=
2
mv
qB
C.x=2
mv
qB
,y=0
D.x=0,y=2
mv
qB

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,在xoy平面內(nèi)第二象限存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為E,第一象限和第四象限存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).有一質(zhì)量為m,電荷量為e的電子,從x軸上的P點(diǎn)以某一初速度垂直于x軸進(jìn)入電場(chǎng),而后經(jīng)過y軸上A點(diǎn)進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng),軌跡交于x軸上的C點(diǎn),電子在C點(diǎn)的速度垂直于x軸指向y軸負(fù)方向,繼續(xù)運(yùn)動(dòng)從y軸上的某點(diǎn)離開磁場(chǎng).已知P點(diǎn)坐標(biāo)(-L,0),A點(diǎn)坐標(biāo)(0,2L),忽略電子所受重力.求:
(1)電子從P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度大;
(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;
(3)電子從P點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)到離開磁場(chǎng)所經(jīng)歷的時(shí)間.

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