如圖所示,豎直面內(nèi)有一倒立等邊三角形OMN區(qū)域,連長為L,MN邊是水平的。在該區(qū)域有一垂直紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。在同一豎直面內(nèi)有一束質(zhì)量為m、電荷量為q、速度大小不同的帶正電粒子從N點(diǎn)沿NM方向射入該磁場區(qū)域(可認(rèn)為能發(fā)生偏轉(zhuǎn))。過O點(diǎn)作與MN邊平行的直線作為X坐標(biāo)軸,且O點(diǎn)為X坐標(biāo)軸的原點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用力,試求:

⑴射到X坐標(biāo)軸上的O點(diǎn)的粒子速度大小;
⑵垂直O(jiān)M邊射出的粒子與X坐標(biāo)軸的交點(diǎn)位置;
⑶粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和速度的關(guān)系。

(1)(2)(3)

解析試題分析:(1)粒子的行進(jìn)路線如圖中軌跡NO

根據(jù)幾何知識(shí)有:

得到射到x坐標(biāo)軸上O點(diǎn)的粒子速度大小
(2)粒子的行進(jìn)路線如圖中的軌跡2

根據(jù)幾何知識(shí)有:
另有

(3)從ON邊射出的粒子根據(jù)幾何知識(shí)有:在磁場中圓弧軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角都是,所以這些粒子在磁場中的時(shí)間與速度無關(guān),等于
從OM邊射出的粒子行進(jìn)路線可用圖中軌跡3代表,根據(jù)幾何知識(shí)有:
R=Rcosα+(L?Rsinα)tan
其中
且α角的范圍是(0,
可得
所以
考點(diǎn):帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

如圖所示,一個(gè)帶正電的粒子,質(zhì)量為m,電量為q,從隔板AB上的小孔O處沿與隔板成45°角射入如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,粒子的初速度為v0,重力不計(jì),則粒子再次到達(dá)隔板所經(jīng)過的時(shí)間t =_____________,到達(dá)點(diǎn)距射入點(diǎn)O的距離為___________

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,在xOy平面內(nèi)存在均勻、大小隨時(shí)間周期性變化的磁場和電場,變化規(guī)律分別如圖乙、丙所示(規(guī)定垂直紙面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度的正方向、沿y軸正方向電場強(qiáng)度為正)。在t=0時(shí)刻由原點(diǎn)O發(fā)射初速度大小為vo,方向沿y軸正方向的帶負(fù)電粒子。
已知v0、t0、B0,粒子的比荷為,不計(jì)粒子的重力。求:

(1) t= t0時(shí),求粒子的位置坐標(biāo);
(2)若t=5t0時(shí)粒子回到原點(diǎn),求0~5to時(shí)間內(nèi)粒子距x軸的最大距離;
(3)若粒子能夠回到原點(diǎn),求滿足條件的所有E0值。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖,在xOy平面的第一、四象限內(nèi)存在著方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,第四象限內(nèi)存在方向沿-y方向、電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場。從y軸上坐標(biāo)為a的一點(diǎn)向磁場區(qū)發(fā)射速度大小不等的帶正電同種粒子,速度方向范圍是與+y方向成30°~150°,且在xOy平面內(nèi)。結(jié)果所有粒子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后都垂直打到x軸上,然后進(jìn)入第四象限的勻強(qiáng)電場區(qū)。已知帶電粒子電量為q,質(zhì)量為m,粒子的重力及粒子間相互作用不計(jì)。求:

(1)垂直y軸方向射入磁場粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小v1
(2)求粒子在第Ⅰ象限的磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間與最短時(shí)間差。;
(3)從x軸上x=(-1)a點(diǎn)射人第四象限的粒子穿過電磁場后經(jīng)過y軸上y=-b的點(diǎn),求該粒子經(jīng)過y=-b點(diǎn)的速度大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,是一種電子擴(kuò)束裝置的原理示意圖。直角坐標(biāo)系原點(diǎn)O處有一電子發(fā)射裝置,可以不斷朝xOy平面內(nèi)x≥0區(qū)域任意方向發(fā)射電子,電子的速率均為v0,已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m。在0≤x≤d的區(qū)域內(nèi)分布著沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小,在x>d區(qū)域內(nèi)分布著足夠大且垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。ab為一塊很大的平面感光板,在磁場內(nèi)平行于y軸放置,電子打到板上后會(huì)在板上形成一條亮線。不計(jì)電子的重力和電子之間的相互作用。求:

(1)電子進(jìn)入磁場時(shí)速度v的大小;
(2)當(dāng)感光板沿x軸方向移到某一位置時(shí)恰好沒有電子打到板上,求板ab到y(tǒng)軸的距離x1;
(3)保持(2)中感光板位置不動(dòng),要使所有電子恰好都能打到感光板上時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B′的大小以及電子打到板上形成亮線的長度

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(19分)如圖(甲)所示,兩足夠長的平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN,PQ相距為L=1m,導(dǎo)軌平面與水平面夾角α=37°,導(dǎo)軌電阻不計(jì).磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=2T的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上,長為L=1m的金屬桿ab垂直于MN,PQ放置在導(dǎo)軌上,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,金屬桿的質(zhì)量為m1=2kg、電阻為R1=3Ω.兩金屬導(dǎo)軌的上端連接右側(cè)電路,電路中通過導(dǎo)線接一對(duì)水平放置的平行金屬板,兩板間距離和板長均為d=1m,定值電阻為R2=1Ω.現(xiàn)閉合開關(guān)S并將金屬桿由靜止釋放,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求金屬桿沿導(dǎo)軌下滑的最大速率vm;
(2)當(dāng)金屬桿穩(wěn)定下滑時(shí),在水平放置的平行金屬板間加一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場B2=3T,在下板的右端C點(diǎn)且非常靠近下板的位置有一質(zhì)量為m2=6×10-5kg、帶電量為q=-1×10-4C的液滴以初速度v水平向左射入磁場,該液滴可視為質(zhì)點(diǎn),要使帶電液滴能從金屬板間射出,則初速度v滿足什么條件?
(3)若帶電液滴射入的速度恰好使液滴從D點(diǎn)飛出,液滴從C點(diǎn)射入時(shí),再從該磁場區(qū)域加一個(gè)如圖(乙)所示的變化磁場(正方向與B2方向相同,不考慮磁場變化所產(chǎn)生的電場),求該帶電液滴從C點(diǎn)射入到運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(18分)如圖,在第二象限的圓形區(qū)域I存在勻強(qiáng)磁場,區(qū)域半徑為R,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,且垂直于Oxy平面向里;在第一象限的區(qū)域II和區(qū)域III內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場,磁場寬度相等,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時(shí)刻從圓形區(qū)域I最高點(diǎn)Q(Q和圓心A連線與y軸平行)進(jìn)入?yún)^(qū)域I,其速度v= 。已知a在離開圓形區(qū)域I后,從某點(diǎn)P進(jìn)入?yún)^(qū)域II。該粒子a離開區(qū)域II時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時(shí),另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b從P點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域II,其速度沿x軸正向,大小是粒子a的。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求:
(1)區(qū)域II的寬度;
(2)當(dāng)a離開區(qū)域III時(shí),a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示的坐標(biāo)平面內(nèi),y軸左側(cè)存在方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=0.20 T的勻強(qiáng)磁場,在y軸的右側(cè)存在方向垂直紙面向里,寬度d=12.5 cm的勻強(qiáng)磁場B2,某時(shí)刻一質(zhì)量m=2.0×10-8 kg、電荷量q=+4.0×10-4 C的帶電微粒(重力可忽略不計(jì)),從x軸上坐標(biāo)為(-0.25 m,0)的P點(diǎn)以速度v0=2.0×103 m/s沿y軸正方向運(yùn)動(dòng).試求:

(1)微粒在y軸左側(cè)磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)微粒第一次經(jīng)過y軸時(shí),速度方向與y軸正方向的夾角;
(3)要使微粒不能從右側(cè)磁場邊界飛出,B2應(yīng)滿足的條件.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(14分)如圖所示,豎直平面坐標(biāo)系xOy的第一象限,有垂直xOy面向外的水平勻強(qiáng)磁場和豎直向上的勻強(qiáng)電場,大小分別為B和E;第四象限有垂直xOy面向里的水平勻強(qiáng)電場,大小也為E;第三象限內(nèi)有一絕緣光滑豎直放置的半徑為R的半圓軌道,軌道最高點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O相切,最低點(diǎn)與絕緣光滑水平面相切于N。一質(zhì)量為m的帶電小球從y軸上(y>0)的P點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入第一象限后做圓周運(yùn)動(dòng),恰好通過坐標(biāo)原點(diǎn)O,且水平切入半圓軌道并沿軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng),過N點(diǎn)水平進(jìn)入第四象限,并在電場中運(yùn)動(dòng)(已知重力加速度為g)。

(1)判斷小球的帶電性質(zhì)并求出其所帶電荷量;
(2)P點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)O至少多高;
(3)若該小球以滿足(2)中OP最小值的位置和對(duì)應(yīng)速度進(jìn)入第一象限,通過N點(diǎn)開始計(jì)時(shí),經(jīng)時(shí)間小球距N點(diǎn)的距離s為多遠(yuǎn)。

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