(8分)在真空室內(nèi)取坐標(biāo)系xOy,在x軸上方存在兩個(gè)方向都垂直于紙面向外的磁場(chǎng)區(qū)Ⅰ和II(如圖),平行于x軸的虛線MM’和NN’是它們的邊界線,兩個(gè)區(qū)域在y方向上的寬度都為d、在x方向上都足夠長(zhǎng).Ⅰ區(qū)和II區(qū)內(nèi)分別充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B和的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一帶正電的粒子質(zhì)量為m、電荷量為q,從坐標(biāo)原點(diǎn)O以大小為v的速度沿y軸正方向射入Ⅰ區(qū)的磁場(chǎng)中.不計(jì)粒子的重力作用.

(1)如果粒子只是在Ⅰ區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng)而沒有到達(dá)II區(qū),那么粒子的速度v滿足什么條件?粒子運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)x軸?
(2)如果粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程經(jīng)過(guò)II區(qū)而且最后還是從x軸離開磁場(chǎng),那么粒子的速度v又滿足什么條件?并求這種情況下粒子到達(dá)x軸的坐標(biāo)范圍?

(1)  (2),

解析試題分析:(1)(6分)粒子剛好沒有到達(dá)Ⅱ區(qū)的軌跡如圖(圖1分)
由R=d 及 得①(2分) ②
即粒子只是在Ⅰ區(qū)內(nèi)運(yùn)動(dòng),粒子的速度v應(yīng)滿足        ③(1分)
又根據(jù) 及 得④(1分)    ⑤(1分)
(2)(7分)粒子經(jīng)過(guò)Ⅱ區(qū)而且剛好能從x軸離開磁場(chǎng)的軌跡如圖(圖1分)

依題意,有  及                  ⑥(2分)
由幾何關(guān)系得:                ⑦(1分)
整理得:               ⑧
設(shè)此時(shí)粒子離開磁場(chǎng)的坐標(biāo)為L(zhǎng),則
                      ⑨(1分)
聯(lián)立⑥⑦⑨,整理得:                             ⑩
故粒子速度應(yīng)滿足                         ⑾(1分)
粒子到達(dá)x軸的坐標(biāo)范圍為                   ⑿(1分)
考點(diǎn):考查了帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(12分)如右上圖,在xOy平面第一象限整個(gè)區(qū)域分布一勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向平行y軸向下.在第四象限內(nèi)存在一有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),左邊界為y軸,右邊界為的直線,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從y軸上P點(diǎn)以初速度v0垂直y軸射人勻強(qiáng)電場(chǎng),在電場(chǎng)力作用下從x軸上Q點(diǎn)以與x軸正方向成450角進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng).已知OQ=l,不計(jì)粒子重力.求:
(1)粒子到達(dá)Q點(diǎn)的速度vQ為多大?
(2)P點(diǎn)的縱坐標(biāo)是多少?
(3)若該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)剛好不會(huì)穿過(guò)y軸,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,真空中以為圓心,半徑r=0.1m的圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓形區(qū)域的最下端與xoy坐標(biāo)系的x軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O,圓形區(qū)域的右端與平行y軸的虛線MN相切,在虛線MN右側(cè)x軸的上方足夠大的范圍內(nèi)有方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0×105 N/C。現(xiàn)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xoy平面在y軸兩側(cè)各30°角的范圍內(nèi)發(fā)射速率均為v0=1.0×106m/s的帶正電粒子,粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r=0.1m,已知粒子的比荷,不計(jì)粒子的重力、粒子對(duì)電磁場(chǎng)的影響及粒子間的相互作用力,求:

(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
(2)沿y軸正方向射入磁場(chǎng)的粒子,在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間;
(3)若將勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向改為豎直向下,其它條件不變,則粒子達(dá)到x軸的最遠(yuǎn)位置與最近位置的橫坐標(biāo)之差。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

 如圖所示的空間分為I、II、III三個(gè)區(qū)域,各豎直邊界面相互平行,I、II區(qū)域均存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),方向垂直界面向右;同時(shí)II區(qū)域存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng);III區(qū)域空間有一與FD邊界成450角的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,其下邊界為水平線DH,右邊界是GH:一質(zhì)量為、電荷量為q的帶正電的粒子(重力不計(jì))從O點(diǎn)由靜止釋放,到達(dá)A點(diǎn)時(shí)速度為v0,粒子在C點(diǎn)沿著區(qū)域III的磁感線方向進(jìn)人III區(qū)域,在DH上的M點(diǎn)反彈,反彈前、后速度大小不變,方向與過(guò)碰撞點(diǎn)的豎直線對(duì)稱,已知粒子在III區(qū)域內(nèi)垂直于磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r= ,C點(diǎn)與M點(diǎn)的距離為,M點(diǎn)到右邊界GH的垂直距離為。求:
(1)粒子由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的時(shí)間t1=?
(2) A與C間的電勢(shì)差UAC=?
(3)粒子在III區(qū)域磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(18分)如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場(chǎng)中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過(guò)后,電荷以的速度通過(guò)MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場(chǎng)以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過(guò)MN時(shí)為t=0時(shí)刻).計(jì)算結(jié)果可用π表示。
(1)求O點(diǎn)與直線MN之間的電勢(shì)差;
(2)求圖b中時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離;
(3)如果在O點(diǎn)右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到擋板所需的時(shí)間。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,在電子槍右側(cè)依次存在加速電場(chǎng),兩水平放置的平行金屬板和豎直放置的熒光屏。加速電場(chǎng)的電壓為U1。兩平行金屬板的板長(zhǎng)、板間距離均為d。熒光屏距兩平行金屬板右側(cè)距離也為d。電子槍發(fā)射的質(zhì)量為m、電荷量為–e的電子,從兩平行金屬板的中央穿過(guò),打在熒光屏的中點(diǎn)O。不計(jì)電子在進(jìn)入加速電場(chǎng)前的速度及電子重力。

(1)求電子進(jìn)入兩金屬板間時(shí)的速度大小v0;
(2)若兩金屬板間只存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),求電子到達(dá)熒光屏的位置與O點(diǎn)距離的最大值和此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
(3)若兩金屬板間只存在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),兩板間的偏轉(zhuǎn)電壓為U2,電子會(huì)打在熒光屏上某點(diǎn),該點(diǎn)距O點(diǎn)距離為,求此時(shí)U1與U2的比值;若使電子打在熒光屏上某點(diǎn),該點(diǎn)距O點(diǎn)距離為d,只改變一個(gè)條件的情況下,請(qǐng)你提供一種方案,并說(shuō)明理由。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的放射性原子核X發(fā)生衰變,衰變后帶電粒子運(yùn)動(dòng)速度和磁感線垂直,兩軌跡圓半徑之比,帶電粒子在軌跡圓上運(yùn)動(dòng)的周期之比。設(shè)衰變過(guò)程釋放的核能全部轉(zhuǎn)化成射線粒子和反沖核的動(dòng)能,已知該衰變過(guò)程前后原子核的質(zhì)量虧損為m。
(1)該衰變?yōu)?u>          衰變。(填“”或“”)
(2)寫出核反應(yīng)方程(反沖核的元素符號(hào)可用Y表示):          
(3)計(jì)算射線粒子和反沖核的動(dòng)能。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(18分)如圖甲所示,豎直面MN的左側(cè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)(上、下及左側(cè)無(wú)邊界)。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電的小球,以大小為v0的速度垂直于豎直面MN向右作直線運(yùn)動(dòng)。小球在t=0時(shí)刻通過(guò)電場(chǎng)中的P點(diǎn),為使小球能在以后的運(yùn)動(dòng)中豎直向下通過(guò)D點(diǎn)(P、D間距為L(zhǎng),且它們的連線垂直于豎直平面MN,D到豎直面MN的距離DQ等于L/π),經(jīng)過(guò)研究,可以在電場(chǎng)所在的空間疊加如圖乙所示隨時(shí)間周期性變化的、垂直紙面向里的磁場(chǎng),設(shè)且為未知量。求:
(1)場(chǎng)強(qiáng)E的大;
(2)如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B0為已知量,試推出滿足條件t1的表達(dá)式;
(3)進(jìn)一步的研究表明,豎直向下的通過(guò)D點(diǎn)的小球?qū)⒆鲋芷谛赃\(yùn)動(dòng)。則當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)的周期最大時(shí),求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B0及運(yùn)動(dòng)的最大周期T的大小,并在圖中定性畫出此時(shí)小球運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的軌跡。
     

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,在直線AA1右側(cè)有磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電荷量為q的某離子垂直磁場(chǎng)方向、且沿與AA1邊界成θ=300角的方向射入磁場(chǎng)中,求離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案