(18分)如圖所示,在xOy坐標(biāo)系第二象限內(nèi)有一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,半徑為,圓心O′坐標(biāo)為(- ,  ),磁場方向垂直xOy平面。在x軸上有坐標(biāo)(-  ,0)的P點(diǎn),兩個(gè)電子a、b以相同的速率v沿不同方向從P點(diǎn)同時(shí)射入磁場,電子的入射方向?yàn)閥軸正方向,b的入射方向與y軸正方向夾角為。電子a經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后從y軸上的 Q(0, )點(diǎn)進(jìn)入第一象限,在第一象限內(nèi)緊鄰y軸有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為,勻強(qiáng)電場寬為。已知電子質(zhì)量為、電荷量為,不計(jì)重力及電子間的相互作用。求:

(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小
(2)b電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間
(3)a、b兩個(gè)電子經(jīng)過電場后到達(dá)x軸的坐標(biāo)差Δx
(1)(2)(3)

試題分析:(1) 兩電子軌跡如圖。

A

 

由圖可知,a電子作圓周運(yùn)動的半徑R=     (1分)
       (1分)
可得:       (1分)
(2)由幾何知識分析可知b電子在磁場中運(yùn)動轉(zhuǎn)過的圓心角為(1分)
b電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間(1分)
b電子在磁場中運(yùn)動的周期為(1分)解得(1分)

 

 
(3)在電場中 (1分)

          ( 1分)
      (1分)
代入y= ,即a電子恰好擊中x軸上坐標(biāo)為的位置   (1分)                      
根據(jù)幾何分析,PO´AO″為菱形,所以PO´與O″A平行.又因?yàn)镻O´⊥x軸, O″A⊥x軸,所以粒子出場速度vA平行于x軸,即b電子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后,也恰好沿x軸正方向進(jìn)入電場,     (1分)
    (1分)
當(dāng)b沿y方向運(yùn)動后沿與x軸方向成做勻速直線運(yùn)動   
(1分)
    (1分)
可得 (1分)
(1分)
解得:  (1分)
用其他方法解過程及結(jié)果正確的給滿分,結(jié)果不準(zhǔn)確的要盡量給步驟分。
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

帶電質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動,某時(shí)刻速度方向如圖示,所受的重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向反,不計(jì)阻力,則在此后的一小段時(shí)間內(nèi),帶電質(zhì)點(diǎn)將
A.可能做直線運(yùn)動B.可能做勻減速運(yùn)動
C.一定做曲線運(yùn)動D.可能做勻速圓周運(yùn)動

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(18分)如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場,現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過后,電荷以的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場,磁場與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻).計(jì)算結(jié)果可用π表示。
(1)求O點(diǎn)與直線MN之間的電勢差;
(2)求圖b中時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離;
(3)如果在O點(diǎn)右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板所需的時(shí)間。

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科目:高中物理 來源:不詳 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:不詳 題型:計(jì)算題

(20分)靜止于A處的離子,經(jīng)加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器,并從P點(diǎn)垂直CF進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)磁場。靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻射分布的電場,已知圓弧虛線的半徑為R,其所在處場強(qiáng)為E、方向如圖所示:離子質(zhì)量為m、電荷量為q;=a、=1.5a,磁場方向垂直紙面向里;離子重力不計(jì)。
(1)求加速電場的電壓U;
(2)若離子能最終打在QF上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(16分)如圖所示,高h(yuǎn) =0.8m的絕緣水平桌面上方的區(qū)域Ⅰ中存在勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)E的方向與區(qū)域的某一邊界平行,區(qū)域Ⅱ中存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場B。現(xiàn)有一質(zhì)量m=0.01kg,帶電荷量q=+10-5C的小球從A點(diǎn)以v0=4m/s的初速度水平向右運(yùn)動,勻速通過區(qū)域Ⅱ后落在水平地面上的B點(diǎn),已知小球與水平桌面間的動摩擦因數(shù),L=1m,h = 0.8m,x =0.8m,取g =10m/s2。試求:

(1)小球在區(qū)域Ⅱ中的速度;
(2)區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小及方向;
(3)區(qū)域Ⅰ中電場強(qiáng)度E可能的大小及方向。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,Ox、Oy、Oz為相互垂直的坐標(biāo)軸,Oy軸為豎直方向,整個(gè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為q的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O以速度v0沿Ox軸正方向拋出(不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g).求:

(1)若在整個(gè)空間加一勻強(qiáng)電場E1,使小球在xOz平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,求場強(qiáng)E1
(2)若在整個(gè)空間加一勻強(qiáng)電場E2,使小球沿Ox軸做勻速直線運(yùn)動,求E2的大。
(3)若在整個(gè)空間加一沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場E3,使E3=3E1,求該小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O拋出后,經(jīng)過y軸時(shí)的坐標(biāo)y的表達(dá)式.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:應(yīng)用設(shè)計(jì)題

如圖所示,兩條間距l(xiāng)=1 m的光滑金屬導(dǎo)軌制成傾角37°的斜面和水平面,上端用阻值為R=4 Ω的電阻連接.在斜面導(dǎo)軌區(qū)域和水平導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)分別有垂直于斜面和水平面的勻強(qiáng)磁場B1和B2,且B1=B2=0.5 T.a(chǎn)b和cd是質(zhì)量均為m=0.1 kg,電阻均為r=4 Ω的兩根金屬棒,ab置于斜面導(dǎo)軌上,cd置于水平導(dǎo)軌上,均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.已知t=0時(shí)刻起,cd棒在外力作用下開始水平向右運(yùn)動(cd棒始終在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動),ab棒受到F=0.6-0.2t(N)沿斜面向上的力作用,處于靜止?fàn)顟B(tài).不計(jì)導(dǎo)軌的電阻.

(1)求流過ab棒的電流Iab隨時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系;
(2)分析并說明cd棒在磁場B2中做何種運(yùn)動;
(3)t=0時(shí)刻起,1 s內(nèi)通過cd棒的電荷量q為多少?
(4)若t=0時(shí)刻起,1.2 s內(nèi)作用在cd棒上外力做功為W=16 J,則這段時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱QR多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(18分)如圖甲所示,兩塊足夠大的平行金屬板水平放置,極板間加有空間分布均勻、大小隨時(shí)間周期性變化、方向豎直向下的電場,變化規(guī)律如圖乙所示,在t=0時(shí)刻從負(fù)極板由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q(q<0)的質(zhì)點(diǎn)。已知電場強(qiáng)度,同時(shí)t0也為已知量。


(1)若質(zhì)點(diǎn)恰好在t=3t0時(shí)刻到達(dá)正極板,試求兩極板之間的距離d
(2)在第(1)問的條件下,在極板間再加上空間分布均勻、大小隨時(shí)間周期性變化、方向垂直紙面向外的磁場,變化規(guī)律如圖丙所示,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度。試求:
①帶電質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過多長時(shí)間到達(dá)正極板
②帶電質(zhì)點(diǎn)在極板間做圓周運(yùn)動的最大半徑
③畫出質(zhì)點(diǎn)在極板間運(yùn)動的軌跡圖(不需要寫計(jì)算過程)

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同步練習(xí)冊答案