(18分)如圖所示,在xOy平面中第一象限內(nèi)有一點(diǎn)P(4,3),OP所在直線下方有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,OP上方有平行于OP向上的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度E=100V/m。一質(zhì)量m=1×10-6kg,電荷量q=2×10-3C帶正電的粒子,從坐標(biāo)原點(diǎn)O以初速度v=1×103m/s垂直于磁場方向射入磁場,經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度方向與OP垂直并進(jìn)入電場,在經(jīng)過電場中的M點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)時(shí)的動能為P點(diǎn)時(shí)動能的2倍,不計(jì)粒子重力。求:
 
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小;
(2)O、M兩點(diǎn)間的電勢差;
(3)M點(diǎn)的坐標(biāo)及粒子從O運(yùn)動到M點(diǎn)的時(shí)間。

(1)0.2T   (2)7.5×102V (3) (3,8.5)   1.285×10-2s

解析試題分析:(1)粒子的運(yùn)動軌跡如下圖,因?yàn)榱W舆^P點(diǎn)時(shí)垂直于OP,所以O(shè)P為粒子做圓周運(yùn)動的直徑為5m,
,得
(2)進(jìn)入電場后,沿電場線方向有:


垂直于電場方向有:


因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/b0/7/euxjo1.png" style="vertical-align:middle;" />,

解得,
OM兩點(diǎn)間的電勢差為:

(3)子在磁場中從O到P的運(yùn)動時(shí)間為:

粒子在電場中P到M的運(yùn)動時(shí)間為:

所以,從O到M的總時(shí)間為:

M點(diǎn)坐標(biāo)為:
,

考點(diǎn):本題考查了帶電粒子在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)問題。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,在XOY直角坐標(biāo)系中,OQ與OP分別與X軸正負(fù)方向成450,在POQ區(qū)域中存在足夠大的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E,其余區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場,一帶電量為+q的質(zhì)量為m粒子在Y軸上A點(diǎn)(0,-L)以平行于X軸速度v0進(jìn)入第四象項(xiàng),在QO邊界垂直進(jìn)入電場,后又從PO邊界離開電場,不計(jì)粒子的重力.

求(1)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小?
(2)粒子從PO進(jìn)入磁場的位置坐標(biāo)?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(19分)如圖所示,邊長為的正方形PQMN區(qū)域內(nèi)(含邊界)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,左側(cè)有水平向右的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為,質(zhì)量為、電荷量為的帶正電粒子從O點(diǎn)由靜止開始釋放,O、P、Q三點(diǎn)在同一水平直線上,OP=L,帶電粒子恰好從M點(diǎn)離開磁場,不計(jì)帶電粒子重力,求:

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小
(2)粒子從O點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間;
(3)若磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度可調(diào)節(jié)(不考慮磁場變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)),帶電粒子從邊界NM上的點(diǎn)離開磁場,與N點(diǎn)距離為,求磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的可能數(shù)值.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(12分)半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),環(huán)上套有質(zhì)量為m、帶正電的珠子,空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場,如圖所示,珠子所受靜電力是其重力的倍。將珠子從環(huán)最低位置A點(diǎn)靜止釋放,求:

(1)珠子所能獲得的最大動能;
(2)最大動能位置圓環(huán)對珠子作用力大;
(3)珠子運(yùn)動到最高點(diǎn)B點(diǎn)位置。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,傾角=30°、寬度L=1m的足夠長的U形平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T、范圍充分大的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上.現(xiàn)用一平行導(dǎo)軌的牽引力F,牽引一根質(zhì)量m=0.2kg、電阻R=1、垂直導(dǎo)軌的金屬棒ab,由靜止沿導(dǎo)軌向上移動(ab棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且垂直,不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦)。問:

(1)若牽引力為恒力,且F=9N,求金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v1
(2)若牽引力功率恒為72W,求金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度v2
(3)若金屬棒受向上拉力在斜面導(dǎo)軌上達(dá)到某一速度時(shí),突然撤去力,此后金屬棒又前進(jìn)了0.48m ,從撤力至棒速為0的過程中,金屬棒發(fā)熱1.12J。問撤力時(shí)棒速v3多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖,兩個共軸的圓筒形金屬電極,在內(nèi)筒上均勻分布著平行于軸線的標(biāo)號1-8的八個狹縫,內(nèi)筒內(nèi)半徑為R,在內(nèi)筒之內(nèi)有平行于軸線向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在兩極間加恒定電壓,使筒之間的區(qū)域內(nèi)有沿半徑向里的電場。不計(jì)粒子重力,整個裝置在真空中,粒子碰到電極時(shí)會被電極吸收。

(1)一質(zhì)量為m1,帶電量為+q1的粒子從緊靠外筒且正對1號縫的S點(diǎn)由靜止出發(fā),進(jìn)入磁場后到達(dá)的第一個狹縫是3號縫,求兩電極間加的電壓U是多少?
(2)另一個粒子質(zhì)量為m2,帶電量為+q2,也從S點(diǎn)由靜止出發(fā),該粒子經(jīng)過一段時(shí)間后恰好又回到S點(diǎn),求該粒子在磁場中運(yùn)動多少時(shí)間第一次回到S點(diǎn)。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

光滑的平行金屬導(dǎo)軌長L=2 m,兩導(dǎo)軌間距d=0.5 m,軌道平面與水平面的夾角θ=30°,導(dǎo)軌上端接一阻值為R=0.6 Ω的電阻,軌道所在空間有垂直軌道平面向上的勻強(qiáng)磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T,如圖所示.有一質(zhì)量m=0.5 kg、電阻r=0.4 Ω的金屬棒ab,放在導(dǎo)軌最上端,其余部分電阻不計(jì).已知棒ab從軌道最上端由靜止開始下滑到最底端脫離軌道的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量Q1=0.6 J,取g=10 m/s2,試求:
 
(1)當(dāng)棒的速度v=2 m/s時(shí),電阻R兩端的電壓;
(2)棒下滑到軌道最底端時(shí)速度的大;
(3)棒下滑到軌道最底端時(shí)加速度a的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(14分)如圖所示,足夠長的間距為L=0.2m光滑水平導(dǎo)軌EM、FN與PM、QN相連,PM、QN是兩根半徑為d=0.4m的光滑的圓弧導(dǎo)軌,O、P連線水平,M、N與E、F在同一水平高度,水平和圓弧導(dǎo)軌電阻不計(jì),在其上端連有一阻值為R=8W的電阻,在PQ左側(cè)有處于豎直向上的有界勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0=6T。現(xiàn)有一根長度稍大于L、質(zhì)量為m=0.2kg、電阻為r=2W的金屬棒從軌道的頂端P處由靜止開始下滑,到達(dá)軌道底端MN時(shí)對軌道的壓力為2mg,取g=10m/s2,求:

(1)棒到達(dá)最低點(diǎn)MN時(shí)金屬棒兩端的電壓;
(2)棒下滑到MN過程中金屬棒產(chǎn)生的熱量;
(3)從棒進(jìn)入EM、FN水平軌道后開始計(jì)時(shí),磁場隨時(shí)間發(fā)生變化,恰好使棒做勻速直線運(yùn)動,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的表達(dá)式。

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

把一物體豎直向上拋出去,該物體上升的最大高度為h,若物體的質(zhì)量為m,所受空氣阻力為f,則在從物體被拋出到落回地面的全過程中,下列說法正確的是

A.重力做的功為mgh B.重力做功為2mgh
C.空氣阻力做功為零 D.空氣阻力做的功為-2fh

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同步練習(xí)冊答案