(10分)如圖所示,光滑絕緣的水平面上有一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的板OA與水平成為30°傾角放置,其左端有一豎直檔板,擋板上有一小孔P,已知OA板上方有方向豎直向上、場強(qiáng)大小為E=5V/m的勻強(qiáng)電場,和垂直紙面向外的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)有一質(zhì)量為m=帶電量為q=+的帶電小球,從小孔P以速度v=2m/s水平射入上述電場、磁場區(qū)域,之后從OA板上的M點(diǎn)垂直O(jiān)A方向飛出上述的電磁場區(qū)域后而進(jìn)入下方的電磁場區(qū)域 ,OA板下方電場方向變?yōu)樗较蛴遥妶鰪?qiáng)度大小為,當(dāng)小球碰到水平地面時(shí)立刻加上勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小仍為B=1T,方向垂直紙面向里。小球與水平地面相碰時(shí),豎直方向速度立刻減為零,水平方向速度不變,小球運(yùn)動(dòng)到D處剛好離開水平地面,然后沿著曲線DQ運(yùn)動(dòng),重力加速度為g=10m/s2,小球在水平地面上運(yùn)動(dòng)過程中電量保持不變,不計(jì)摩擦。

(1)求小球在OA上方空間電磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(2)求小球從M運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間;
(3)若小球在DQ曲線上運(yùn)動(dòng)到某處時(shí)速率最大為vm,該處軌跡的曲率半徑(即把那一段曲線盡可能的微分,近似一個(gè)圓弧,這個(gè)圓弧對(duì)應(yīng)的半徑即曲線上這個(gè)點(diǎn)的曲率半徑)。求vm的函數(shù)關(guān)系。

(1)(2)(3)

解析試題分析:(1)在OA上方空間,因?yàn)閙g=Eq=,所以小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)  洛倫茲力提供向心力,
故有圓運(yùn)動(dòng)周期為: 
小球在場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間     
(2)(4分)因小球垂直穿過OA,即進(jìn)入下方場時(shí)的速度和豎直夾角為300,
有下方電場方向水平,大小為,它與重力的合力也和豎直夾角為300
故小球進(jìn)入下方做勻加速直線運(yùn)動(dòng),直到碰到水平面時(shí),保留其水平方向速度繼續(xù)做勻加速運(yùn)動(dòng),到D點(diǎn)時(shí)恰要離開水平面,即 
M到D水平方向勻加速運(yùn)動(dòng): 
小球從M運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間:
(3)(3分)到Q點(diǎn)速度最大,即 解得: 
考點(diǎn):考查了帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:單選題

“神舟”七號(hào)實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙。如圖所示飛船先沿橢圓軌道1飛行,然后在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處變軌后沿圓軌道2運(yùn)行,在軌道2上周期約為90分鐘。則下列判斷正確的是

A.飛船沿橢圓軌道過P點(diǎn)時(shí)的速度與沿圓軌道過P點(diǎn)時(shí)的速度相等
B.飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)
C.飛船在圓軌道的角速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)行的角速度
D.飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)P處時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(19分)如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時(shí),另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b也從p點(diǎn)沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求

(1)粒子a射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大。
(2)當(dāng)a離開區(qū)域II時(shí),a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(10分)如圖所示是說明示波器工作原理的示意圖,已知兩平行板間的距離為d、板長為.初速度為零的電子經(jīng)電壓為U1的電場加速后從兩平行板間的中央處垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,設(shè)電子質(zhì)量為m、電荷量為e .求:

(1)經(jīng)電場加速后電子速度v的大;
(2)要使電子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)量最大,兩平行板間的電壓U2應(yīng)是多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(16分)如圖所示,在坐標(biāo)系的第一、四象限存在一寬度為a、垂直紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B;在第三象限存在與y軸正方向成θ=60°角的勻強(qiáng)電場。一個(gè)粒子源能釋放質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子源在點(diǎn)P(,)時(shí)發(fā)出的粒子恰好垂直磁場邊界EF射出;將粒子源沿直線PO移動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí),所發(fā)出的粒子恰好不能從EF射出。不計(jì)粒子的重力及粒子間相互作用力。求:
⑴勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度;
⑵PQ的長度;
⑶若僅將電場方向沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)60º角,粒子源仍在PQ間移動(dòng)并釋放粒子,試判斷這些粒子第一次從哪個(gè)邊界射出磁場并確定射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)范圍。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(12分)在地面上方某處的真空室里存在著水平向左的勻強(qiáng)電場,以水平向右和豎直向上為x軸、y軸正方向建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的微粒從點(diǎn)P(,0)由靜止釋放后沿直線PQ運(yùn)動(dòng)。當(dāng)微粒到達(dá)點(diǎn)Q(0,-l)的瞬間,撤去電場同時(shí)加上一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,該磁場有理想的下邊界,其他方向范圍無限大。已知重力加速度為g。求:

(1)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的大;
(2)撤去電場加上磁場的瞬間,微粒所受合外力的大小和方向;
(3)欲使微粒不從磁場下邊界穿出,該磁場下邊界的y軸坐標(biāo)值應(yīng)滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(18分) 如圖所示,區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E; 區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B;區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負(fù)電粒子(不計(jì)重力)從左邊界O點(diǎn)正上方的M點(diǎn)以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點(diǎn)與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進(jìn)入Ⅲ區(qū)域的勻強(qiáng)磁場中。

求:(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)O、M間的距離;
(3)粒子從第一次進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ到離開區(qū)域Ⅲ所經(jīng)歷的時(shí)間t3

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(22分)如圖所示,在xoy坐標(biāo)平面的第一象限內(nèi)有一沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,在第四象限內(nèi)有一垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為+q的粒子(重力不計(jì))從坐標(biāo)原點(diǎn)O射入磁場,其入射方向與y的方向成45°角。當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到電場中坐標(biāo)為(3L,L)的P點(diǎn)處時(shí)速度大小為v0,方向與x軸正方向相同。求:

(1)粒子從O點(diǎn)射入磁場時(shí)的速度v;
(2)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E0和勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0;
(3)粒子從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(12分)如圖所示,水平絕緣軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接,半圓形軌道的半徑R=0.40m。軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度E=1.0×104N/C,F(xiàn)有一電荷量q=+1.0×10 4C,質(zhì)量m=0.10kg的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn)),在水平軌道上的P點(diǎn)由靜止釋放,帶電體恰好能夠通過最高點(diǎn)C,已知帶電體與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓形軌道的最低點(diǎn)B時(shí),圓形軌道對(duì)帶電體支持力的大。
(2)帶電體在水平軌道上的釋放點(diǎn)P到B點(diǎn)的距離;
(3)帶電體第一次經(jīng)過C點(diǎn)后,落在水平軌道上的位置到B點(diǎn)的距離。

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