(16分)如圖甲所示，在軸右側(cè)加有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度=1T。從原點處向第Ⅰ象限發(fā)射一比荷 =1×104C/kg的帶正電的粒子(重力不計)，速度大小=103m/s，方向垂直于磁場且與軸正方向成300角。


(1)求粒子在該勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑和在該磁場中運動的時間。
(2)若磁場隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示(垂直于紙面向外為正方向)，s后空間不存在磁場．在=0時刻，粒子仍從點以與原來相同的速度射入，求粒子從點射出后第2次經(jīng)過軸時的坐標。

解析試題分析：（1）粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律可求出粒子運動軌跡的半徑．由帶電粒子在勻強磁場中的周期公式，可求出粒子的運動周期，通過題意找出磁場的變化周期和粒子的運動周期的關(guān)系，結(jié)合幾何圖形，可求出粒子運動的時間．
（2）結(jié)合前面的分析，考慮到帶電粒子從運動中可完成的周期的重復性，列式求解即可．
（1）軌跡如圖甲所示．由得

圖甲
軌跡半徑               （2分）
粒子運動周期      （2分）
       粒子在磁場中軌跡所對的圓心角為240°   ，                  
所以粒子在磁場中運動的時間為t1== （2分）
（2）磁場變化的半周期為                   （2分）
在圖乙中，∠OO1C＝∠CO2D＝120°，且O1O2平行于x軸
OE＝2（R＋Rsin30°）＝3R＝0.3ｍ                          （2分）
RtΔEDP中，∠EDP＝60°，DE＝2Rsin60°                    （2分）
EP＝DEtan60°＝3R＝0.3ｍ                                     （2分）

則粒子從O點射出后第2次經(jīng)過x軸時的坐標xp＝OE＋EP＝0.6m （2分）
考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動．
點評：該題考察了帶電粒子在方向隨時間作周期性變化的磁場中運動的問題，此題不但要求學生要熟練的應(yīng)用帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的軌道半徑公式和周期公式，還要求要有較強的對物體運動的分析能力，該題關(guān)鍵是找出磁場變化的周期和粒子圓周運動的周期的關(guān)系．正確的繪制出粒子的軌跡圖，對解決問題有非常大的幫助．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?杭州模擬）2011年9月29日晚21時16分，我國將首個目標飛行器天宮一號發(fā)射升空，它將在兩年內(nèi)分別與神舟八號、神舟九號、神舟十號飛船對接，從而建立我國第一個空間實驗室．假如神舟八號與天宮一號對接前所處的軌道如圖甲所示，圖乙是它們在軌道上即將對接時的模擬圖．當它們處于圖甲所示的軌道運行時，下列說法正確的是（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（09年天津市十二區(qū)縣聯(lián)考）(16分）如圖甲所示，是位于豎直平面內(nèi)的正方形閉合金屬線框，底邊水平，金屬線框的質(zhì)量為m，電阻為R。在金屬線框的下方有一水平方向的勻強磁場區(qū)域，MN和是勻強磁場區(qū)域的上下邊界，并與線框的邊平行，磁場方向與線框平面垂直�，F(xiàn)金屬線框從磁場上方某一高度處由靜止開始下落，圖乙是金屬線框由開始下落到完全穿過磁場區(qū)域瞬間的速度一時問圖象，圖象中坐標軸上所標出的字母均為已知量，重力加速度為，忽略空氣阻力。求：

(1)金屬框的邊長以及磁場的磁感應(yīng)強度；

(2)金屬線框在離開磁場過程中所產(chǎn)生的熱量。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

16分）如圖甲所示，空間存在一垂直紙面向里的水平磁場，磁場上邊界OM水平，以O(shè)點為坐標原點，OM為x軸，豎直向下為y軸，磁感應(yīng)強度大小在x方向保持不變、y軸方向按B＝ky變化，k為大于零的常數(shù)。一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形線框abcd從圖示位置靜止釋放，運動過程中線框經(jīng)絡(luò)在同一豎直平面內(nèi)，當線框下降h0（h0＜L）高度時達到最大速度，線框cd邊進入磁場時開始做勻速運動，重力加速度為g。求：

（1）線框下降h0高度時速度大小v1和勻速運動時速度大小v2；

（2）線框從開始釋放到cd邊剛進入磁場的過程中產(chǎn)生的電能ΔE；

（3）若將線框從圖示位置以水平向右的速度v0拋出，在圖乙中大致畫出線框上a點的軌跡。

 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2012屆江蘇省蘇中三市高三3月第一次調(diào)研測試物理試題（帶解析） 題型：計算題

16分）如圖甲所示，空間存在一垂直紙面向里的水平磁場，磁場上邊界OM水平，以O(shè)點為坐標原點，OM為x軸，豎直向下為y軸，磁感應(yīng)強度大小在x方向保持不變、y軸方向按B＝ky變化，k為大于零的常數(shù)。一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形線框abcd從圖示位置靜止釋放，運動過程中線框經(jīng)絡(luò)在同一豎直平面內(nèi)，當線框下降h0（h0＜L）高度時達到最大速度，線框cd邊進入磁場時開始做勻速運動，重力加速度為g。求：
（1）線框下降h0高度時速度大小v1和勻速運動時速度大小v2；
（2）線框從開始釋放到cd邊剛進入磁場的過程中產(chǎn)生的電能ΔE；
（3）若將線框從圖示位置以水平向右的速度v0拋出，在圖乙中大致畫出線框上a點的軌跡。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2011-2012學年江蘇省蘇中三市高三3月第一次調(diào)研測試物理試題（解析版） 題型：計算題

16分）如圖甲所示，空間存在一垂直紙面向里的水平磁場，磁場上邊界OM水平，以O(shè)點為坐標原點，OM為x軸，豎直向下為y軸，磁感應(yīng)強度大小在x方向保持不變、y軸方向按B＝ky變化，k為大于零的常數(shù)。一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形線框abcd從圖示位置靜止釋放，運動過程中線框經(jīng)絡(luò)在同一豎直平面內(nèi)，當線框下降h0（h0＜L）高度時達到最大速度，線框cd邊進入磁場時開始做勻速運動，重力加速度為g。求：

（1）線框下降h0高度時速度大小v1和勻速運動時速度大小v2；

（2）線框從開始釋放到cd邊剛進入磁場的過程中產(chǎn)生的電能ΔE；

（3）若將線框從圖示位置以水平向右的速度v0拋出，在圖乙中大致畫出線框上a點的軌跡。

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案