(10分)如圖所示,光滑絕緣的水平面上有一網(wǎng)狀結構的板OA與水平成為30°傾角放置,其左端有一豎直檔板,擋板上有一小孔P,已知OA板上方有方向豎直向上、場強大小為E=5V/m的勻強電場,和垂直紙面向外的、磁感應強度大小為B=1T的勻強磁場,現(xiàn)有一質(zhì)量為m=帶電量為q=+的帶電小球,從小孔P以速度v=2m/s水平射入上述電場、磁場區(qū)域,之后從OA板上的M點垂直O(jiān)A方向飛出上述的電磁場區(qū)域后而進入下方的電磁場區(qū)域 ,OA板下方電場方向變?yōu)樗较蛴,電場強度大小?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/af/f/1m0kw2.png" style="vertical-align:middle;" />,當小球碰到水平地面時立刻加上勻強磁場,磁感應強度大小仍為B=1T,方向垂直紙面向里。小球與水平地面相碰時,豎直方向速度立刻減為零,水平方向速度不變,小球運動到D處剛好離開水平地面,然后沿著曲線DQ運動,重力加速度為g=10m/s2,小球在水平地面上運動過程中電量保持不變,不計摩擦。

(1)求小球在OA上方空間電磁場中運動時間
(2)求小球從M運動到D的時間;
(3)若小球在DQ曲線上運動到某處時速率最大為vm,該處軌跡的曲率半徑(即把那一段曲線盡可能的微分,近似一個圓弧,這個圓弧對應的半徑即曲線上這個點的曲率半徑)。求vm的函數(shù)關系。

(1)(2)(3)

解析試題分析:(1)在OA上方空間,因為mg=Eq=,所以小球做勻速圓周運動  洛倫茲力提供向心力,
故有圓運動周期為: 
小球在場中運動時間     
(2)(4分)因小球垂直穿過OA,即進入下方場時的速度和豎直夾角為300,
有下方電場方向水平,大小為,它與重力的合力也和豎直夾角為300,
故小球進入下方做勻加速直線運動,直到碰到水平面時,保留其水平方向速度繼續(xù)做勻加速運動,到D點時恰要離開水平面,即 
M到D水平方向勻加速運動: 
小球從M運動到D的時間:
(3)(3分)到Q點速度最大,即 解得: 
考點:考查了帶電粒子在復合場中的運動的綜合應用

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

“神舟”七號實現(xiàn)了航天員首次出艙。如圖所示飛船先沿橢圓軌道1飛行,然后在遠地點P處變軌后沿圓軌道2運行,在軌道2上周期約為90分鐘。則下列判斷正確的是

A.飛船沿橢圓軌道過P點時的速度與沿圓軌道過P點時的速度相等
B.飛船在圓軌道上時航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)
C.飛船在圓軌道的角速度大于同步衛(wèi)星運行的角速度
D.飛船變軌前通過橢圓軌道遠地點P處時的加速度大于變軌后沿圓軌道運動的加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(19分)如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內(nèi)分別存在勻強磁場,磁感應強度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時刻從y軸上的P點射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時,速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時,另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b也從p點沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計重力和兩粒子之間的相互作用力。求

(1)粒子a射入?yún)^(qū)域I時速度的大小;
(2)當a離開區(qū)域II時,a、b兩粒子的y坐標之差。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)如圖所示是說明示波器工作原理的示意圖,已知兩平行板間的距離為d、板長為.初速度為零的電子經(jīng)電壓為U1的電場加速后從兩平行板間的中央處垂直進入偏轉電場,設電子質(zhì)量為m、電荷量為e .求:

(1)經(jīng)電場加速后電子速度v的大。
(2)要使電子離開偏轉電場時的偏轉量最大,兩平行板間的電壓U2應是多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(16分)如圖所示,在坐標系的第一、四象限存在一寬度為a、垂直紙面向外的有界勻強磁場,磁感應強度的大小為B;在第三象限存在與y軸正方向成θ=60°角的勻強電場。一個粒子源能釋放質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子源在點P(,)時發(fā)出的粒子恰好垂直磁場邊界EF射出;將粒子源沿直線PO移動到Q點時,所發(fā)出的粒子恰好不能從EF射出。不計粒子的重力及粒子間相互作用力。求:
⑴勻強電場的電場強度;
⑵PQ的長度;
⑶若僅將電場方向沿順時針方向轉動60º角,粒子源仍在PQ間移動并釋放粒子,試判斷這些粒子第一次從哪個邊界射出磁場并確定射出點的縱坐標范圍。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)在地面上方某處的真空室里存在著水平向左的勻強電場,以水平向右和豎直向上為x軸、y軸正方向建立如圖所示的平面直角坐標系。一質(zhì)量為m、電荷量為+q的微粒從點P(,0)由靜止釋放后沿直線PQ運動。當微粒到達點Q(0,-l)的瞬間,撤去電場同時加上一個垂直于紙面向外的勻強磁場(圖中未畫出),磁感應強度的大小,該磁場有理想的下邊界,其他方向范圍無限大。已知重力加速度為g。求:

(1)勻強電場的場強E的大;
(2)撤去電場加上磁場的瞬間,微粒所受合外力的大小和方向;
(3)欲使微粒不從磁場下邊界穿出,該磁場下邊界的y軸坐標值應滿足什么條件?

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(18分) 如圖所示,區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強電場,電場強度為E; 區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強磁場,磁感應強度為B;區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面向里的水平勻強磁場,磁感應強度為2B。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負電粒子(不計重力)從左邊界O點正上方的M點以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進入Ⅲ區(qū)域的勻強磁場中。

求:(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強磁場中運動的軌道半徑;
(2)O、M間的距離;
(3)粒子從第一次進入?yún)^(qū)域Ⅲ到離開區(qū)域Ⅲ所經(jīng)歷的時間t3

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(22分)如圖所示,在xoy坐標平面的第一象限內(nèi)有一沿y軸負方向的勻強電場,在第四象限內(nèi)有一垂直于平面向里的勻強磁場,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為+q的粒子(重力不計)從坐標原點O射入磁場,其入射方向與y的方向成45°角。當粒子運動到電場中坐標為(3L,L)的P點處時速度大小為v0,方向與x軸正方向相同。求:

(1)粒子從O點射入磁場時的速度v;
(2)勻強電場的場強E0和勻強磁場的磁感應強度B0;
(3)粒子從O點運動到P點所用的時間.

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(12分)如圖所示,水平絕緣軌道AB與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連接,半圓形軌道的半徑R=0.40m。軌道所在空間存在水平向右的勻強電場,電場強度E=1.0×104N/C,F(xiàn)有一電荷量q=+1.0×10 4C,質(zhì)量m=0.10kg的帶電體(可視為質(zhì)點),在水平軌道上的P點由靜止釋放,帶電體恰好能夠通過最高點C,已知帶電體與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.50,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)帶電體運動到圓形軌道的最低點B時,圓形軌道對帶電體支持力的大小;
(2)帶電體在水平軌道上的釋放點P到B點的距離;
(3)帶電體第一次經(jīng)過C點后,落在水平軌道上的位置到B點的距離。

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