【題目】如圖,在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的空間中取正交坐標(biāo)系O-xyz(x軸正方向水平向右,y軸正方向豎直向上)。勻強(qiáng)磁場方向與xOy平面平行,且與x軸正方向的夾角為45°,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子(可看作質(zhì)點(diǎn))平行于z軸以速度v0通過y軸上的點(diǎn)P(0,h0),重力加速度為g

(1)若帶電粒子沿z軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),求滿足條件的電場強(qiáng)度的最小值Emin及對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;

(2)在滿足(1)的條件下,當(dāng)帶電粒子通過y軸上的點(diǎn)P時(shí),撤去勻強(qiáng)磁場,求帶電質(zhì)點(diǎn)落在xOz平面內(nèi)的位置;

(3)若帶電粒子沿z軸負(fù)方向通過y軸上的點(diǎn)P時(shí),改變電場強(qiáng)度大小和方向,同時(shí)改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,要使帶電質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且能夠經(jīng)過x軸,求電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。

【答案】1Emin 2Nh0,2v0)(3

【解析】

解:(1)如圖所示,帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力(大小及方向均已知)、洛倫茲力(方向已知)、電場力(大小及方向均未知)的作用做勻速直線運(yùn)動(dòng);根據(jù)力三角形知識分析可知:當(dāng)電場力方向與磁場方向相同時(shí),場強(qiáng)有最小值

根據(jù)物體的平衡規(guī)律有:

解得:,

(2)如圖所示,撤去磁場后,帶電質(zhì)點(diǎn)受到重力和電場力作用,其合力沿PM方向并與方向垂直,大小等于,故帶電質(zhì)點(diǎn)在與平面成角的平面內(nèi)作類平拋運(yùn)動(dòng)

由牛頓第二定律

解得

設(shè)經(jīng)時(shí)間到達(dá)Oxz平面內(nèi)的點(diǎn),由運(yùn)動(dòng)的分解可得:

沿方向:

沿PM方向:

聯(lián)立解得

則帶電質(zhì)點(diǎn)落在Nh,0)點(diǎn)

(3)當(dāng)電場力和重力平衡時(shí),帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)才能只受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

則有:

得:

要使帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過x軸,圓周的直徑為h

根據(jù):

解得:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】發(fā)射地球同步衛(wèi)星要經(jīng)過三個(gè)階段:先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后將衛(wèi)星送入同步圓軌道 軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),如圖所示當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說法正確的是

A. 衛(wèi)星在軌道1、2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度相等

B. 衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)運(yùn)行的周期大于在軌道3上運(yùn)行的周期

C. 衛(wèi)星在軌道3上運(yùn)行的速度大于它在軌道2經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度

D. 衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場,P為磁場邊界上的一點(diǎn)。有無數(shù)個(gè)帶有相同電荷和相同質(zhì)量的粒子在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向以同樣的速率通過P點(diǎn)進(jìn)入磁場。這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段弧上,這段圓弧的弧長是圓周長的。將磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小從原來的B1變?yōu)?/span>B2,結(jié)果相應(yīng)的弧長變?yōu)閳A周長的,則等于

A. B. C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,邊長為L、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B= kt(常量k>0);芈分谢瑒(dòng)變阻器R的最大阻值為R0,滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央,定值電阻R1=R0R2=。閉合開關(guān)S,電壓表的示數(shù)為U,不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢,則

A. R2兩端的電壓為

B. 電容器的a極板帶正電

C. 滑動(dòng)變阻器R的熱功率為電阻R25

D. 正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢為kL2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。方向垂直于回路所在的平面;芈芬运俣v向右勻速進(jìn)入磁場,直徑CD始絡(luò)與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止,下列結(jié)論正確的是(

 

A. 感應(yīng)電流方向不變

B. CD段直線始終不受安培力

C. 感應(yīng)電動(dòng)勢最大值EBav

D. 感應(yīng)電動(dòng)勢平均值

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一列沿x軸方向傳播的簡諧波,t=0時(shí)刻的波形圖如圖所示,P點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向沿y軸的正方向,經(jīng)0.1s第二次回到P點(diǎn)。則下列說法中正確的是(

A. 波的傳播方向沿x軸的負(fù)方向

B. 該簡諧波的波速大小為20m/s

C. t=0.125 s時(shí),P點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸的負(fù)方向

D. t=0.15 s時(shí),P點(diǎn)的速度正在減小,加速度也正在減小

E. t=0.15 s時(shí),P點(diǎn)的速度正在減小,加速度正在增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,水平放置的平行板電場,上極板接地,下極板帶正電,從板間電場的左邊緣P點(diǎn)可連續(xù)水平打出完全相同的帶負(fù)電的液滴,其初速度都為v0,垂直進(jìn)入電場區(qū)域,若某液滴恰落在B點(diǎn)位置,其速度大小為v,液滴落在下極板后電量即被吸收,則之后的另一液滴落在下極板時(shí),下列說法正確的是

A. 可能仍落在B點(diǎn)

B. 可能落在C點(diǎn)

C. 落在下極板時(shí)的速度將大于v

D. 落在下極板時(shí)的速度將小于v

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為5:1,電壓表和電流表均為理想交流電表,從某時(shí)刻開始在原線圈兩端加上瞬時(shí)值表達(dá)式為u=110sin100πt(V)的交變電壓,則

A. 電壓表的示數(shù)為22V

B. 電壓表的示數(shù)為22V

C. 在滑片P向上移動(dòng)的過程中,電流表A1的示數(shù)變大

D. 在滑片P向上移動(dòng)的過程中,理想變壓器的輸入功率變小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,電路中的變壓器為理想變壓器,U為正弦式交變電壓,R為變阻器,R1R2是兩個(gè)定值電阻,AV分別是理想電流表和理想電壓表,則下列說法正確的是

A. 閉合開關(guān)S,電流表示數(shù)變大、電壓表示數(shù)變小

B. 閉合開關(guān)S,電流表示數(shù)變小、電壓表示數(shù)變大

C. 開關(guān)S閉合時(shí),變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中,電流表、電壓表示數(shù)均變小

D. 開關(guān)S閉合時(shí),變阻器滑片向左移動(dòng)的過程中,電流表、電壓表示數(shù)均變大

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