(19分)如圖,在xoy平面上x<0的區(qū)域內(nèi)存在一垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B;OA是過原點的一條直線,與y軸正方向夾角為60°.在x>0的區(qū)域有一與OA平行的勻強電場,場強大小為E.現(xiàn)有一質(zhì)量為m,電量為q的帶正電的粒子(重力不計)從直線OA上的某處P點由靜止釋放后,經(jīng)0點進入磁場,經(jīng)過一段時間后恰能垂直O(jiān)A到達0A上的Q點(電場方向以及P點、Q點位置在圖中均未畫出).求

(1)P點的坐標;
(2)粒子從P點釋放到垂直0A到達Q點所用的時間;
(3)PQ之間的距離.
解:(1)設(shè)P點坐標為(x,y),粒子到達O點時速度為v1
粒子在電場中加速度a=qE/m,①
v12=2a·,②  
粒子從O點進入后做勻速圓周運動,設(shè)運動半徑為R,則有,
qv1B=m,③

粒子從M點射出磁場再次進入電場,速度大小為v1,方向與y軸負方向成60°角,設(shè)到達Q點時速度為v2,則:v2=v1sin60°,④
又由幾何關(guān)系可知,OM之間的距離為d="2R" sin60°,⑤
設(shè)粒子從M點到Q點所用時間為t3,則,dsin60°= v2t3,⑥
v1cos60°="a" t3,⑦
聯(lián)立解得:x=,⑧
t3=。⑨
由幾何關(guān)系可得:y==。
即P點坐標為:(,).。
(2)設(shè)粒子從P點到O點所用的時間為t1,從O點到M點所用的時間為t2,則,
=at12,
解得t1=
粒子從O點進入磁場后做勻速圓周運動的周期為:T=,
t2=2T/3=
所以從P點釋放到垂直O(jiān)A經(jīng)過Q點所用時間為t= t1+ t2+t3=。
(3)由①④⑦⑨得:v2=3E/B..。
設(shè)PQ之間的距離為l,在整個運動過程中,由動能定理,qEl=mv22
解得:l=。
分析帶電粒子在電場磁場中的運動情況,應(yīng)用帶電粒子在電場、磁場中運動的相關(guān)知識列方程解答。
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,傾角為300的粗糙斜面的底端有一小車,車內(nèi)有一根垂直小車底面的細直管,車與斜面間的動摩擦因數(shù),在斜面底端的豎直線上,有一可以上下移動的發(fā)射槍,能夠沿水平方向發(fā)射不同速度的帶正電的小球,其電量與質(zhì)量之比(計算時取),在豎直線與斜面之間有垂直紙面向外的勻強磁場和豎直向上的勻強電場,小球在運動過程中重力和電場力始終平衡.當小車以V0=7.2m/s的初速度從斜面底端上滑,當小車在離斜面底端2.7m的A處時,小球恰好落入管中且與管壁無碰撞, 此時小球的速率是小車速率的兩倍.取g=10m/s2.求:

(1) 小車開始上滑到經(jīng)過A處所用的時間;
(2) 勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

電磁波有:
A.可見光;B.紅外線;C.紫外線;D.無線電;(E)γ射線;(F)倫琴射線。
(1)按頻率由大到小的順序排列是:①          ;②            ;③           ;④           ;⑤           ;⑥             
(2)可對物體進行加熱的是           ,激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光的是            ,可用來檢查人體病變或骨折的是           ,能使種子發(fā)生變異培育新品種的是           。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示在平面直角坐標系xOy中,,第Ⅰ、II象限存在沿y軸負方向的勻強電場,場強大小為E,第III、Ⅳ象限存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從y軸正半軸上距原點O為d的P點以速度v0垂直于y軸射入第Ⅰ象限的電場,經(jīng)x軸射入磁場,已知.不計粒子重力,求:

(1)粒子在磁場中運動的半徑,畫出帶電粒子運動的軌跡。
(2)從粒子射入電場開始,求粒子經(jīng)過x軸時間的可能值。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,A、B為兩塊平行金屬板,A板帶正電、B板帶負電。兩板之間存在著勻強電場,兩板間距為d、電勢差為U,在B板上開小孔C,F(xiàn)從正對B板小孔緊靠A板的O處由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子(粒子的重力不計),問:            
⑴為了使粒子能從C飛出后經(jīng)過一段時間后飛到D點,在B板下方加一足夠大的勻強磁場,CD連線與B板的夾角為θ=45o,CD長度為L,求磁感應(yīng)強度大小和方向?
(2)在粒子運動到達D點時,為讓帶電粒子不打到B極板,需將磁場的磁感應(yīng)強度改變,為達到目的,則磁感應(yīng)強度的大小應(yīng)滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,豎直放置足夠長的平行光滑導軌間距d=lm、其電阻不計,磁感應(yīng)強度B=1T、方向垂直紙面向里,勻質(zhì)導體棒AB長L=2m、電阻r=1Ω、質(zhì)量為m=0.lKg;電阻R1=R2=1Ω,現(xiàn)讓棒AB由靜止釋放(與導軌接觸良好).下降到虛線位置時達到最大速度,下列說法正確的是(g= 10m/s2
A.棒AB的最大速度為1m/s
B.通過R1的最大電流為lA
C.閉合回路的路端電壓是0.5v
D.棒AB最大電功率為1W

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,一傾斜的金屬框架上放有一根金屬棒,由于摩擦力的作用,金屬棒在沒有磁場時處于靜止狀態(tài)。從時刻開始,給框架區(qū)域加一個垂直于框架平面斜向上的隨時間均勻增強的勻強磁場,到時刻,棒開始運動,在這段時間內(nèi),金屬棒所受的摩擦力
A.大小、方向均不變B.方向不變,大小不斷減小
C.方向改變,大小先減小后增大D.方向改變,大小先增大后減小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(11分)(2009·安徽省六校聯(lián)考)如圖所示,為某種新型設(shè)備內(nèi)部電、磁場分布情況圖.自上而下分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域.區(qū)域Ⅰ寬度為d1,分布有沿紙面向下的勻強電場E1;區(qū)域Ⅱ?qū)挾葹閐2,分布有垂直紙面向里的勻強磁場B1;寬度可調(diào)的區(qū)域Ⅲ中分布有沿紙面向下的勻強電場E2和垂直紙面向里的勻強磁場B2.現(xiàn)在有一群質(zhì)量和帶電荷量均不同的帶正電粒子從區(qū)域Ⅰ上邊緣的注入孔A點被注入,從靜止開始運動,然后相繼進入Ⅱ、Ⅲ兩個區(qū)域,滿足一定條件的粒子將回到區(qū)域Ⅰ,其他粒子則從區(qū)域Ⅲ飛出.三區(qū)域都足夠長,粒子的重力不計.
已知能飛回區(qū)域Ⅰ的帶電粒子的質(zhì)量為m=6.4×10-27kg,帶電荷量為q=3.2×10-19C,且d1=10cm,d2=5cm,d3>10cm,E1=E2=40V/m,B1=4×10-3T,B2=2×10-3T.

試求:
(1)該帶電粒子離開區(qū)域Ⅰ時的速度.
(2)該帶電粒子離開區(qū)域Ⅱ時的速度.
(3)該帶電粒子第一次回到區(qū)域Ⅰ的上邊緣時離開A點的距離.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

真空中有一長是寬2倍的矩形區(qū)域PMNQ,該區(qū)域中有正交的勻強電場和勻強磁場,一帶電粒子(不計重力)從左側(cè)PQ邊中點O垂直于電場和磁場的方向射入,恰能沿直線從MN邊的中點射出,電場和磁場的方向如圖所示,F(xiàn)只撤去磁場,粒子恰從N點射出;若只撤去電場,則此粒子將      (   )
A.從P、M之間的某點射出B.從P點射出
C.從M、之間的某點射出D.從M點射出

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