如圖所示,直線MN的下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E=700V/m。在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)平行于MN的擋板PQ;MN的上方有一個(gè)半徑為R=m的圓形彈性圍欄,在圍欄區(qū)域內(nèi)有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=16.3T。圍欄最低點(diǎn)一個(gè)小洞b,在b點(diǎn)正下方的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一點(diǎn)a,a點(diǎn)到MN的距離d1=45cm,到PQ距離d2=5cm。現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m="0.1g" ,帶電量q=2×10-3C的帶正電小球(重力不計(jì)),從a點(diǎn)由靜止釋放,在電場(chǎng)力作用下向下運(yùn)動(dòng)與擋板PQ相碰后電量減少到碰前的0.8倍,且碰撞前后瞬間小球的動(dòng)能不變,不計(jì)空氣阻力以及小球與圍欄碰撞時(shí)的能量損失,試求:(已知,

(1)小球第一次與擋板PQ相碰后向上運(yùn)動(dòng)的距離;
(2)小球第一次從小洞b進(jìn)入圍欄時(shí)的速度大;
(3)小球從第一次進(jìn)入圍欄到離開圍欄經(jīng)歷的時(shí)間。

(1) 6.25cm  
(2)14m/s
(3)s=0.45s 

解析試題分析:⑴設(shè)小球第一次與擋板相碰后向上運(yùn)動(dòng)距離為x1,則
qEd2 =0.8qEx1      (2分)
x1=1.25d2=6.25(cm)    (2分)
⑵設(shè)第n次與擋板PQ相碰后向上運(yùn)動(dòng)距離為xn,則:
        (2分)
要使小球能進(jìn)入圍欄,應(yīng)有:
xn>d1+d2             
綜上:  
所以:當(dāng)小球與擋板碰撞11次后,小球?qū)⒌谝淮芜M(jìn)入圍欄內(nèi)    (2分)
設(shè)進(jìn)入速度大小為v,則應(yīng)有:
   (2分)
解得:v=14(m/s)      (1分)
⑶小球進(jìn)入圓形圍欄后,在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示
     所以軌道半徑 (m)   (2分)
運(yùn)動(dòng)周期 (s)     
圖中   所以 θ=30°         (2分)
即,當(dāng)小球每轉(zhuǎn)過120°圓周就與圍欄碰撞一次,最終經(jīng)過5次碰撞,從小洞b離開圍欄區(qū),故在圍欄內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:

(s)="0.45s"           (1分)
考點(diǎn):考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
點(diǎn)評(píng):本題難度較大,主要是抓住電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)只與初末位置有關(guān),從第1次到第2次再到第n次找到速度與次數(shù)的關(guān)系,粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),特別是圓形磁場(chǎng)區(qū)域,利用沿著半徑射入必沿半徑射出的結(jié)論判斷

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,直線MN的下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E=700V/m.在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)平行于MN的擋板PQ;MN的上方有一個(gè)半徑為R=0.866m的圓形彈性圍欄,在圍欄區(qū)域內(nèi)有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.4T.圍欄最低點(diǎn)一個(gè)小洞b,在b點(diǎn)正下方的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一點(diǎn)a,a點(diǎn)到MN的距離d1=45cm,到PQ距離d2=5cm.現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m=0.1g,帶電量q=2×10-3C的帶正電小球(重力不計(jì)),從a點(diǎn)由靜止釋放,在電場(chǎng)力作用下向下運(yùn)動(dòng)與擋板PQ相碰后電量減少到碰前的0.8倍,且碰撞前后瞬間小球的動(dòng)能不變,不計(jì)小球運(yùn)動(dòng)過程中的空氣阻力以及小球與圍欄碰撞時(shí)的能量損失,試求:(已知1.2510=9.31,1.2511=11.628)
(1)求出小球第一次與擋板PQ相碰后向上運(yùn)動(dòng)的距離;
(2)小球第一次從小洞b進(jìn)入圍欄時(shí)的速度大小;
(3)小球從第一次進(jìn)入圍欄到離開圍欄經(jīng)歷的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(16分)如圖所示,直線MN的下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E=700V/m。在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)平行于MN的擋板PQ;MN的上方有一個(gè)半徑為R=0.866m的圓形彈性圍欄,在圍欄區(qū)域內(nèi)有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.4T。圍欄最低點(diǎn)一個(gè)小洞b,在b點(diǎn)正下方的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一點(diǎn)aa點(diǎn)到MN的距離d1=45cm,到PQ距離d2=5cm。現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m=0.1g ,帶電量q=2×10-3C的帶正電小球(重力不計(jì)),從a點(diǎn)由靜止釋放,在電場(chǎng)力作用下向下運(yùn)動(dòng)與擋板PQ相碰后電量減少到碰前的0.8倍,且碰撞前后瞬間小球的動(dòng)能不變,不計(jì)小球運(yùn)動(dòng)過程中的空氣阻力以及小球與圍欄碰撞時(shí)的能量損失,試求:(已知,

⑴求出小球第一次與擋板PQ相碰后向上運(yùn)動(dòng)的距離;

⑵小球第一次從小洞b進(jìn)入圍欄時(shí)的速度大;

⑶小球從第一次進(jìn)入圍欄到離開圍欄經(jīng)歷的時(shí)間。

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科目:高中物理 來源:2011年江蘇省宿遷市高考物理模擬試卷(解析版) 題型:解答題

如圖所示,直線MN的下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E=700V/m.在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)平行于MN的擋板PQ;MN的上方有一個(gè)半徑為R=0.866m的圓形彈性圍欄,在圍欄區(qū)域內(nèi)有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.4T.圍欄最低點(diǎn)一個(gè)小洞b,在b點(diǎn)正下方的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一點(diǎn)a,a點(diǎn)到MN的距離d1=45cm,到PQ距離d2=5cm.現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m=0.1g,帶電量q=2×10-3C的帶正電小球(重力不計(jì)),從a點(diǎn)由靜止釋放,在電場(chǎng)力作用下向下運(yùn)動(dòng)與擋板PQ相碰后電量減少到碰前的0.8倍,且碰撞前后瞬間小球的動(dòng)能不變,不計(jì)小球運(yùn)動(dòng)過程中的空氣阻力以及小球與圍欄碰撞時(shí)的能量損失,試求:(已知1.2510=9.31,1.2511=11.628)
(1)求出小球第一次與擋板PQ相碰后向上運(yùn)動(dòng)的距離;
(2)小球第一次從小洞b進(jìn)入圍欄時(shí)的速度大;
(3)小球從第一次進(jìn)入圍欄到離開圍欄經(jīng)歷的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源:2011年江蘇省宿遷市泗陽縣致遠(yuǎn)中學(xué)高考物理模擬試卷(二)(解析版) 題型:解答題

如圖所示,直線MN的下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E=700V/m.在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)平行于MN的擋板PQ;MN的上方有一個(gè)半徑為R=0.866m的圓形彈性圍欄,在圍欄區(qū)域內(nèi)有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.4T.圍欄最低點(diǎn)一個(gè)小洞b,在b點(diǎn)正下方的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一點(diǎn)a,a點(diǎn)到MN的距離d1=45cm,到PQ距離d2=5cm.現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m=0.1g,帶電量q=2×10-3C的帶正電小球(重力不計(jì)),從a點(diǎn)由靜止釋放,在電場(chǎng)力作用下向下運(yùn)動(dòng)與擋板PQ相碰后電量減少到碰前的0.8倍,且碰撞前后瞬間小球的動(dòng)能不變,不計(jì)小球運(yùn)動(dòng)過程中的空氣阻力以及小球與圍欄碰撞時(shí)的能量損失,試求:(已知1.2510=9.31,1.2511=11.628)
(1)求出小球第一次與擋板PQ相碰后向上運(yùn)動(dòng)的距離;
(2)小球第一次從小洞b進(jìn)入圍欄時(shí)的速度大;
(3)小球從第一次進(jìn)入圍欄到離開圍欄經(jīng)歷的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年江蘇省高三3月月考物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

如圖所示,直線MN的下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E=700V/m。在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)平行于MN的擋板PQ;MN的上方有一個(gè)半徑為R=m的圓形彈性圍欄,在圍欄區(qū)域內(nèi)有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=16.3T。圍欄最低點(diǎn)一個(gè)小洞b,在b點(diǎn)正下方的電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)有一點(diǎn)a,a點(diǎn)到MN的距離d1=45cm,到PQ距離d2=5cm,F(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m="0.1g" ,帶電量q=2×10-3C的帶正電小球(重力不計(jì)),從a點(diǎn)由靜止釋放,在電場(chǎng)力作用下向下運(yùn)動(dòng)與擋板PQ相碰后電量減少到碰前的0.8倍,且碰撞前后瞬間小球的動(dòng)能不變,不計(jì)空氣阻力以及小球與圍欄碰撞時(shí)的能量損失,試求:(已知,

(1)小球第一次與擋板PQ相碰后向上運(yùn)動(dòng)的距離;

(2)小球第一次從小洞b進(jìn)入圍欄時(shí)的速度大;

(3)小球從第一次進(jìn)入圍欄到離開圍欄經(jīng)歷的時(shí)間。

 

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