如圖所示,xOy平面內(nèi)半徑為R的圓O'與y軸相切于原點(diǎn)O.在該圓形區(qū)域內(nèi),有與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于圓面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)從O點(diǎn)沿x軸正方向以某一速度射入,帶電粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)T0時(shí)間從P點(diǎn)射出.
(1)若僅撤去磁場(chǎng),帶電粒子仍從O點(diǎn)以相同的速度射入,經(jīng)
T0
2
時(shí)間恰從圓形區(qū)域的邊界射出.求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度的大小;
(2)若僅撤去電場(chǎng),帶電粒子仍從O點(diǎn)射入,且速度為原來的2倍,求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.
(1)設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E,磁感強(qiáng)度為B;初速度為v.同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí),帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)有:
2R=vT0
解得:
v=
2R
T0

撤去磁場(chǎng),只存在電場(chǎng)時(shí),粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),有:
x=v?
T0
2

y=
1
2
?
qE
m
?(
T0
2
2
由以上式子可知x=y=R,粒子從圖中的M點(diǎn)離開電場(chǎng);
解得:
E=
8mR
q
T20

又:vx=v
vy=at=
qE
m
?
T0
2

則粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度為:
v=
v2x
+
v2y
=
2
5
R
T0

(2)同時(shí)存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí),帶電粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)有:
qvB=qE
只存在磁場(chǎng)時(shí),粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)半徑為r.
q?2vB=
m(2v)2
r

由以上式子可求得r=R,可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)
1
4
圓周,所以,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:
t=
2πR
4×2v
=
π
8
T0
,

T=
2πR
qB

解得:
t=
T
4
=
π
8
T0

答:(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為
8mR
q
T20
,粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度的大小為
2
5
R
T0
;
(2)若僅撤去電場(chǎng),帶電粒子仍從O點(diǎn)射入,且速度為原來的2倍,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
π
8
T0

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:多選題

一個(gè)所受重力可以忽略的帶電粒子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如果它又垂直進(jìn)入另一相鄰的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則( 。
A.粒子的速率加倍,周期減半
B.粒子的速率不變,軌道半徑減小
C.粒子的速率減半,軌道半徑減為原來的
1
4
D.粒子的速率不變,周期減半

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,一質(zhì)量為m,帶電量為-q,不計(jì)重力的粒子,從x軸上的P(a,0)點(diǎn)以速度大小為v,沿與x軸正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,并恰好垂直于y軸射出第一象限.求:
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;
(2)穿過第一象限的時(shí)間t.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi),在該區(qū)域內(nèi)有場(chǎng)強(qiáng)E=12N/C、方向沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T、沿水平方向且垂直于xOy平面指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)質(zhì)量m=4×10-5kg,電量q=2.5×10-5C帶正電的微粒,在xOy平面內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)O時(shí),撤去磁場(chǎng),經(jīng)一段時(shí)間后,帶電微粒運(yùn)動(dòng)到了x軸上的P點(diǎn).取g=10m/s2,求:
(1)微粒運(yùn)動(dòng)到原點(diǎn)O時(shí)速度的大小和方向;
(2)P點(diǎn)到原點(diǎn)O的距離.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(ab、dc邊足夠長),現(xiàn)從矩形區(qū)域ad邊的中點(diǎn)O處,垂直磁場(chǎng)射入一速度方向與ad邊夾角為30°、大小為v0的帶正電粒子,已知粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,ad邊長為l,重力影響不計(jì),要使粒子從ab邊上射出磁場(chǎng),則( 。
A.只要粒子的速度小于
Bql
3m
就能從ab邊上射出磁場(chǎng)
B.只要粒子的速度大于
Bql
3m
就能從ab邊上射出磁場(chǎng)
C.只要粒子的速度小于
Bql
m
就能從ab邊上射出磁場(chǎng)
D.速度在
Bql
3m
Bql
m
范圍內(nèi)的粒子能從ab邊上射出磁場(chǎng)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖,一束電荷量為e的電子以垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B并垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向θ=60°,求:
(1)穿越磁場(chǎng)的軌道半徑;
(2)電子的質(zhì)量;
(3)穿越磁場(chǎng)的時(shí)間;
(4)欲使電子從右邊界射出,其速度v必須滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,直角坐標(biāo)系的Y軸左方為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.垂直x軸豎直放置一個(gè)足夠大接收屏PO,它離原點(diǎn)距離為Og=L/2;直角坐標(biāo)系的第一象限和第四象限的abc0,Ocdf均是邊長為L的正方形,其內(nèi)以a、f為圓心各有一垂直紙面方向的半徑為乙的1/4圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B.bd為一線狀發(fā)射裝置,射出一束質(zhì)量為m、電荷量為s的電子,以相同的初速度沿紙面垂直于bd邊射入兩個(gè)正方形區(qū)域,電子從bd邊上的任意點(diǎn)入射,都只能從原點(diǎn)O射出,進(jìn)入Y軸左方磁場(chǎng).不考慮電子之間的相互作用,不計(jì)重力.求:
(I)第一象限和第四象限中勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向和電子初速度v0的大;
(2)電子打到接收屏PQ上的范圍;
(3)打在接收屏上的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間t.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

由于科學(xué)研究的需要,常常將質(zhì)子(
11
H)和α粒子(
42
He)等帶電粒子貯存在圓環(huán)狀空腔中,圓環(huán)狀空腔置于一個(gè)與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.如果質(zhì)子和α粒子在空腔中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡相同(如圖中虛線所示),磁場(chǎng)也相同,比較質(zhì)子和α粒子在圓環(huán)狀空腔中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能EkH和E及周期TH和Tα的大小,有( 。
A.EkH≠E,TH≠TαB.EkH=E,TH=Tα
C.EkH≠E,TH=TαD.EkH=E,TH≠Tα

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖所示,PQ、MN兩極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),兩極板間電勢(shì)差為U、間距為d,MN極板右側(cè)虛線區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng).現(xiàn)有一初速度為零、帶電量為q、質(zhì)量為m的離子從PQ極板出發(fā),經(jīng)電場(chǎng)加速后,從MN上的小孔A垂直進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域,并從C點(diǎn)垂直于虛線邊界射出.求:
(1)離子從小孔A射出時(shí)速度v0;
(2)離子帶正電還是負(fù)電?C點(diǎn)離MN板的距離?

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同步練習(xí)冊(cè)答案