【題目】如圖所示,在xOy平面直角坐標(biāo)系中,以原點O為圓心,半徑為L的圓內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0。一個帶正電粒子以某一初速度從原點O出發(fā),粒子只在紙面內(nèi)運動,該帶電粒子運動過程中恰好不能出磁場。已知該粒子質(zhì)量為m所帶電荷量大小為q,不計粒子所受的重力。求:

(1)粒子初速度大;

(2)現(xiàn)將該帶電粒子的初速度大小增大到原來的兩倍,若該粒子離開磁場時的速度方向恰好與y軸平行,試求該粒子初速度與x軸正方向的夾角;

(3)為了將第(2)問中初速度增大到原來兩倍的帶電粒子束縛在磁場中,可以在圓形磁場邊界外再增加一垂直紙面的環(huán)形磁場,該環(huán)形磁場內(nèi)邊界與原磁場外邊界重合,磁感應(yīng)強度大小也為B0,求環(huán)形磁場的外邊界半徑的最小值,并求出帶電粒子在磁場中的運動周期大小。

【答案】12初速度與x軸夾角為210°3,

【解析】(1) 粒子離開出發(fā)點最遠(yuǎn)的距離為軌道半徑的2 L=2r

(2) 粒子初速度加倍則運動半徑變?yōu)?/span>

畫出出磁場速度與y軸平行情況可知,圓周運動半徑EF平行x軸,又由圓半徑OF=EO=EF=L,知θ=60°,初速度垂直EO,所以初速度與x軸夾角為30°,同理若出磁場速度指向y軸負(fù)向,則初速度與x軸夾角為210°。

(3)若所加外磁場方向與原磁場同向,則知粒子運動的半徑為,則外磁場外徑

周期

若所加外磁場方向與原磁場反向,由幾何關(guān)系得

根據(jù)對稱性畫出情境圖,

由幾何關(guān)系可得

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩個半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上,其上有一光滑圓柱C,三者半徑均為R。C的質(zhì)量為mA、B的質(zhì)量都為0.5m,與地面的動摩擦因數(shù)均為μ,F(xiàn)用水平向右的力拉A,使A緩饅移動,直至C恰好降到地面。整個過程中B保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。則未拉A時,C受到B作用力的大小F和整個過程中動摩擦因數(shù)的最小值

A. F=mg B. F=mg

C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在xoy平面內(nèi)有以虛線OP為理想邊界的勻強電場和勻強磁場區(qū)域,OPx軸成45°角,OPy軸之間的磁場方向垂直紙面向外,OPx軸之間的電場平行于x軸向右,電場強度為E,在y軸上有一點M,到O點的距離為L,現(xiàn)有一個質(zhì)量為m,帶電量為+q的帶電粒子從靜止經(jīng)電壓為U的電場加速后從M點以垂直y軸的速度方向進(jìn)入磁場區(qū)域(加速電場圖中沒有畫出),不計帶電粒子的重力,求

(1)從M點進(jìn)入勻強磁場的帶電粒子速度的大。

(2)為使帶電粒子剛好不能進(jìn)入電場區(qū)域,則磁感應(yīng)強度為B應(yīng)為多大?

(3)改變勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小,使帶電粒子沿y軸負(fù)方向進(jìn)入勻強電場,則帶電粒子從x軸離開電場時的位置到O點的距離為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩根足夠長、平行光滑的金屬導(dǎo)軌固定在同一水平內(nèi),兩導(dǎo)軌間距為L。導(dǎo)軌上面橫放著兩根導(dǎo)體棒abcd,導(dǎo)體棒和金屬導(dǎo)軌構(gòu)成矩形回路且始終接觸良好。兩根導(dǎo)體棒的質(zhì)量均為m,電阻均為R,回路其它部分電阻不計,在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。開始時,金屬棒cd靜止,金屬棒ab有指向cd的初速度v0。若兩導(dǎo)體棒在運動過程中始終不接觸,下列說法中正確的是

A. 兩根導(dǎo)體棒在運動過程中所受到的安培力是一對作用力和反作用力

B. 兩根導(dǎo)體棒在運動過程中產(chǎn)生的焦耳熱最多為

C. 當(dāng)ab棒速度為時,cd棒的加速度大小為

D. 當(dāng)ab棒速度為時,回路中的電流強度為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一演員表演飛刀絕技,由O點先后拋出完全相同的3把飛刀,分別依次垂直打在豎直木板M、N、P三點上.假設(shè)不考慮飛刀的轉(zhuǎn)動,并可將其視為質(zhì)點,已知O、MN、P四點距離水平地面高度分別為h、4h、3h、2h,以下說法正確的是(  )

A. 3把飛刀在擊中板時速度相同

B. 到達(dá)M、NP三點的飛行時間之比為1

C. 到達(dá)M、N、P三點的初速度的豎直分量之比為1

D. 設(shè)到達(dá)M、N、P三點,拋出飛刀的初速度與水平方向夾角分別為θ1、θ2θ3,則有θ1>θ2>θ3

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,平臺上的小球從A點水平拋出,恰能無碰撞地進(jìn)入光滑的BC斜面,經(jīng)C點進(jìn)入光滑平面CD時速率不變,最后進(jìn)入懸掛在O點并與水平面等高的弧形輕質(zhì)筐內(nèi).已知小球質(zhì)量為m,A、B兩點高度差hBC斜面高2h,傾角α=45°,懸掛弧筐的輕繩長為3h,小球看成質(zhì)點,弧形輕質(zhì)筐的大小遠(yuǎn)小于懸線長度,重力加速度為g,試求:

1B點與拋出點A的水平距離x;

2)小球運動至C點的速度 大。

3)小球進(jìn)入輕質(zhì)筐后瞬間,繩上拉力F的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】電阻不變的三個電燈A、B、C連接在如圖所示的電路中,閉合電鍵S后三燈電功率相同,此后向上移動滑動變阻器R的滑片。則可判斷( )

A. 三燈的電阻大小是RBRCRA B. 三燈的電阻大小是RARCRB

C. AB兩燈變亮,C燈變暗 D. A、C兩燈變亮,B燈變暗

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,空間中存在一水平方向的勻強電場和一水平方向的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,電場強度大小為,且電場方向和磁場方向相互垂直,在正交的電磁場空間中有一足夠長的固定粗糙絕緣桿,與電場正方向成60°夾角且處于豎直平面內(nèi),一質(zhì)量為m,帶電量為q(q>0)的小球套在絕緣桿上,若小球沿桿向下的初速度為時,小球恰好做勻速直線運動,已知重力加速度大小為g,小球電荷量保持不變,則以下說法正確的是

A. 小球的初速度

B. 若小球沿桿向下的初速度,小球?qū)⒀貤U做加速度不斷增大的減速運動,最后停止

C. 若小球沿桿向下的初速度,小球?qū)⒀貤U做加速度不斷減小的減速運動,最后停止

D. 若小球沿桿向下的初速度,則從開始運動到穩(wěn)定過程中,小球克服摩擦力做功為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】無風(fēng)時氣球勻速豎直上升,速度為3 m/s.現(xiàn)吹水平方向的風(fēng),使氣球獲4 m/s的水平恒定速度,則關(guān)于風(fēng)吹后氣球的運動以下說法正確的是 ( )

A. 氣球的運動軌跡是曲線

B. 氣球以5 m/s的速度做勻速直線運動

C. 氣球做勻加速直線運動,與無風(fēng)時相比,上升相同的高度需要的時間變短

D. 氣球做勻變速曲線運動,與無風(fēng)時相比,上升相同的高度需要的時間變長

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