如圖所示的真空環(huán)境中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平、垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.5 T；勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向左，場(chǎng)強(qiáng)E= N/C。一個(gè)帶負(fù)電的小顆粒質(zhì)量m=3.0×10-7 kg，帶電荷量q=3.0×10-6 C，帶電小顆粒在這個(gè)區(qū)域中剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。求：

（1）這個(gè)帶電小顆粒運(yùn)動(dòng)的方向和速度大小。

（2）如果小顆粒運(yùn)動(dòng)到圖中P點(diǎn)時(shí)，把磁場(chǎng)突然撤去，小顆粒將做什么運(yùn)動(dòng)？若運(yùn)動(dòng)中小顆粒將會(huì)通過與P點(diǎn)在同一電場(chǎng)線上的Q點(diǎn)，那么從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所需時(shí)間有多長(zhǎng)？（取g=10 m/s2)

解：（1）帶電小顆粒受力如圖。

tanα==

所以α=30°

由左手定則，帶負(fù)電小顆粒運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)與水平方向成60°角斜向右上方

由平衡條件可得：qvB=

解得v==0.8 m/s。

（2）撤去磁場(chǎng)后，小顆粒受到的重力和電場(chǎng)力的合力與速度方向垂直，故小顆粒將做勻速曲線運(yùn)動(dòng)（類平拋運(yùn)動(dòng)）。

加速度大小為a==2g=20 m/s2

方向與水平方向成30°角斜向右下方

在豎直方向上，小顆粒做初速度為vsin60°、加速度為g的豎直上拋運(yùn)動(dòng)，從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所需時(shí)間：

t==0.08 s≈0.14 s。

本題考查帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、類平拋運(yùn)動(dòng)等有關(guān)知識(shí)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?撫順二模）許多儀器中可利用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡．如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r=0.05m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)相距d=0.05m處有一足夠大的豎直屏．從S處不斷有比荷
qm
=108C/kg的帶正電粒子以速度v=2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域后打在屏上．不計(jì)粒子重力，求：
（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；
（2）繞通過P點(diǎn)（P點(diǎn)為SQ與圓的交點(diǎn)）垂直紙面的軸，將該圓形磁場(chǎng)區(qū)域逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中，粒子在屏上能打到的范圍．

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科目：高中物理 來源：2013-2014學(xué)年湖北省高三上適應(yīng)性訓(xùn)練（六）理科綜合物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

許多儀器中可利用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r=0.05m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)相距d=0.06m處有一足夠大的豎直屏。從S處不斷有比荷=108C/kg的帶正電粒子以速度v=2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域后打在屏上。不計(jì)粒子重力，求：

（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；

（2）繞通過P點(diǎn)垂直紙面的軸，將該圓形磁場(chǎng)區(qū)域逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中，粒子在屏上能打到的范圍。

 

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科目：高中物理 來源：2012屆江西省高二下學(xué)期第一次月考物理卷（普） 題型：計(jì)算題

許多儀器中可利用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r=0.05 m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)相距d=0.05m處有一足夠大的豎直屏。從S處不斷有比荷=1×108C/kg的帶正電粒子以速度v=2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域后打在屏上。不計(jì)粒子重力，求：

（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；

（2）繞通過P點(diǎn)（P點(diǎn)為SQ與磁場(chǎng)邊界圓的交點(diǎn)）垂直紙面的軸，將該圓形磁場(chǎng)區(qū)域逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中，粒子在屏上能打到的范圍。

 

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科目：高中物理 來源：2011年遼寧省撫順市六校聯(lián)考高考物理二模試卷（解析版） 題型：解答題

許多儀器中可利用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡．如圖所示的真空環(huán)境中，有一半徑r=0.05m的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其右側(cè)相距d=0.05m處有一足夠大的豎直屏．從S處不斷有比荷=108C/kg的帶正電粒子以速度v=2×106m/s沿SQ方向射出，經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)域后打在屏上．不計(jì)粒子重力，求：
（1）粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑；
（2）繞通過P點(diǎn)（P點(diǎn)為SQ與圓的交點(diǎn)）垂直紙面的軸，將該圓形磁場(chǎng)區(qū)域逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過程中，粒子在屏上能打到的范圍．

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