如圖a所示,兩豎直線所夾區(qū)域內(nèi)存在周期性變化的勻強電場與勻強磁場,變化情況如圖b、c所示,電場強度方向以y軸負方向為正,磁感應(yīng)強度方向以垂直紙面向外為正。t=0時刻,一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子從坐標原點O開始以速度v0沿x軸正方向運動,粒子重力忽略不計,圖b、c中,,B0已知.要使帶電粒子在0~4nt0(n∈N)時間內(nèi)一直在場區(qū)運動,求:
(1) 在給定的坐標上畫出帶電粒子在0~4t0時間內(nèi)的軌跡示意圖,并在圖中標明粒子的運動性質(zhì);
(2) 在t0時刻粒子速度方向與x軸的夾角;
(3) 右邊界到O的最小距離;
(4) 場區(qū)的最小寬度。
(1)見解析;(2)與x軸成370夾角;(3);(4)
解析試題分析:(1)(5分)
評分說明:圖正確1分,運動性質(zhì)每個1分。
(2)粒子做類平拋運動
(1分)
又 (1分)
(1分)
則t0時刻粒子速度方向與x軸的夾角為37?(1分)
(3)如圖所示:
粒子作類平拋運動的水平位移
(1分)
有幾何關(guān)系可知 (1分)
根據(jù)牛頓第二定律 (1分)
其中 (1分)
右邊界到O點的距離最小值為 (1分)
(4)每隔時間4t0,粒子向左平移 (1分)
4nt0時刻,粒子與O點在x方向相距 (1分)
根據(jù)牛頓第二定律 (1分)
則左側(cè)場區(qū)邊界離O點的距離為
(2分)
故在0~4nt0時間內(nèi),場區(qū)的寬度至少為
(1分)
考點:在電粒子在復(fù)合場中的運動
科目:高中物理 來源: 題型:單選題
如右圖所示,在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強度為的勻強磁場.一帶負電的粒子從原點O以與x軸成30°角斜向上射入磁場,且在上方運動半徑為R.則( )
A.粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點O |
B.粒子在x軸上方和下方兩磁場中運動的半徑之比為2∶1 |
C.粒子完成一次周期性運動的時間為 |
D.粒子第二次射入x軸上方磁場時,沿x軸前進3R |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(19分)如圖所示,直線MN下方無磁場,上方空間存在勻強磁場,其邊界線是半徑為R的半圓,半圓外磁場方向相垂直于紙面向里,半圓內(nèi)磁場方向相垂直于紙面向外,磁感應(yīng)強度大小均為B,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電微粒從P點沿半徑方向向左側(cè)射出,不計微粒的重力。P、O、Q三點均在直線MN上。求:
(1)若帶電微粒在磁場中運動的半徑,求帶電微粒從P到Q的時間
(2)若帶電微粒在磁場中運動的半徑,求帶電微粒從P到Q的時間
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(20分)如圖,在直角坐標系xOy平面內(nèi),虛線MN平行于y軸,N點坐標(-l,0),MN與y軸之間有沿y軸正方向的勻強電場,在第四象限的某區(qū)域有方向垂直于坐標平面的圓形有界勻強磁場(圖中未畫出),F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子,從虛線MN上的P點,以平行于x軸正方向的初速度v0射人電場,并從y軸上A點(0,0.5l)射出電場,射出時速度方向與y軸負方向成30°角,此后,電子做勻速直線運動,進人磁場并從圓形有界磁場邊界上Q點(l/6,-l)射出,速度沿x軸負方向。不計電子重力。求:
(1)勻強電場的電場強度E的大?
(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小?電子在磁場中運動的時間t是多少?
(3)圓形有界勻強磁場區(qū)域的最小面積S是多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,直角坐標系xOy位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強磁場和勻強電場,磁場的磁應(yīng)強度為B,方向垂直xOy平面向里,電場線平行于y軸,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球,從y軸上的A點水平向右拋出,經(jīng)x軸上的M點進入電場和磁場,恰能做勻速圓周運動,從x軸上的N點第一次離開電場和磁場,M、N之間的距離為L,小球過M點時的速度方向與x軸的方向夾角為θ,不計空氣阻力,重力加速度為g,求:
(1)電場強度E的大小和方向;
(2)小球從A點拋出時初速度v0的大。
(3)小球從A點運動到N點的時間t.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(22分)如圖所示,在兩塊水平金屬極板間加有電壓U構(gòu)成偏轉(zhuǎn)電場,一束比荷為帶正電的粒子流(重力不計),以速度vo =104m/s沿水平方向從金屬極板正中間射入兩板。粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后進入一具有理想邊界的半圓形變化磁場區(qū)域,O為圓心,區(qū)域直徑AB長度為L=1m,AB與水平方向成45°角。區(qū)域內(nèi)有按如圖所示規(guī)律作周期性變化的磁場,已知B0="0." 5T,磁場方向以垂直于紙面向外為正。粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后,恰好從下極板邊緣O點與水平方向成45°斜向下射入磁場。求:
(1)兩金屬極板間的電壓U是多大?
(2)若T0 =0.5s,求t=0s時刻射人磁場的帶電粒子在磁場中運動的時間t和離開磁場的位置。
(3)要使所有帶電粒子通過O點后的運動過程中不再從AB兩點間越過,求出磁場的變化周期T0應(yīng)滿足的條件。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在勻強電場中建立直角坐標系xoy,y軸豎直向上,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的微粒從x軸上的M點射出,方向與x軸夾角為θ,微粒恰能以速度v做勻速直線
運動,重力加速度為g。
(1)求勻強電場場強E的大小及方向;
(2)若再疊加一圓形邊界的勻強磁場,使微粒能到達x軸上的N點,M、N兩點關(guān)于原點o對稱,=L,微粒運動軌跡也關(guān)于y軸對稱。 己知所疊加磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向 垂直xoy平面向外。求磁場區(qū)域的最小面積S 及微粒從M運動到N的時間t。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)如圖所示是測量帶電粒子質(zhì)量的儀器工作原理示意圖。設(shè)法使某有機化合物的氣態(tài)分子導(dǎo)入圖中所示的容器A中,使它受到電子束轟擊,失去一個電子變成正一價的分子離子。分子離子從狹縫s1以很小的速度進入電壓為U的加速電場區(qū)(初速不計),加速后,再通過狹縫S2、S3、方向垂直于磁場區(qū)的界面PQ,方向垂直于磁場區(qū)的界面PQ,射入磁感強度為B的勻強磁場。最后,分子離子打到感光片上,形成垂直于紙面而且平行于狹縫s3的細線。若測得細線到狹縫s3的距離為d,試導(dǎo)出分子離子的質(zhì)量m的表達式。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)在直角坐標系xOy中,第一象限內(nèi)存在沿y軸負方向的有界電場,其中的兩條邊界分別與Ox、Oy重合。在第二象限內(nèi)有垂直紙面向外的有界磁場(圖中未畫出),磁場邊界為矩形,其中的一個邊界與y軸重合,磁感應(yīng)強度的大小為B。一質(zhì)量為m,電量為q的正離子,從電場中P點以某初速度沿-x方向開始運動,經(jīng)過坐標(0,L)的Q點時,速度大小為,方向與-y方向成30°,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后能夠返回電場,離子重力不計。求:
(1)正離子在P點的初速度;
(2)矩形磁場在x方向的最小寬度;
(3)離子在磁場中運動的最長時間。
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