【題目】如圖所示,在同一平面內(nèi)邊長均為l的正方形區(qū)域abcdcdef中.分別存在平行于ab方向的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子,以速度υ0沿ad方向從a點(diǎn)射入電場,并從dc邊的中點(diǎn)O射出,不計(jì)重力.

1)求電場強(qiáng)度的大;

2)若粒子垂直于ef邊界射出磁場,求它在電、磁場中運(yùn)動的總時間;

3)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小在什么范圍內(nèi)時,粒子才能從de邊界射出磁場?

【答案】1 ;(2 ;(3

【解析】試題分析:(1)粒子在偏轉(zhuǎn)電場中僅受豎直向下的電場力,做類平拋運(yùn)動,水平方向做勻速直線運(yùn)動,豎直方向做初速度為零勻加速直線運(yùn)動,可以解出電場強(qiáng)度與運(yùn)動的時間;
(2)解出粒子離開電場時的速度方向即粒子進(jìn)入磁場的速度方向,做出運(yùn)動軌跡圖,解出粒子進(jìn)入磁場和離開磁場兩位置間的距離;根據(jù)幾何關(guān)系解出轉(zhuǎn)過的圓心角即可得到粒子在磁場中的運(yùn)動時間.
(3)根據(jù)題目的要求做出粒子從de邊射出的臨界條件的軌跡,結(jié)合牛頓第二定律,即可求解.

(1)粒子在偏轉(zhuǎn)電場中僅受豎直向下的電場力,做類平拋運(yùn)動,

水平方向做勻速直線運(yùn)動:

豎直方向做初速度為零勻加速直線運(yùn)動:,

整理得:

(2)粒子離開電場時的末速度可以分解為水平分速度與豎直分速度,設(shè)v與之間的夾角為,則,,解得

粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動,垂直于ef邊界射出磁場是的丶軌跡如圖.由幾何關(guān)系知:
粒子經(jīng)過磁場區(qū)域的時間:

粒子通過電磁場的總時間:

(3)檔粒子運(yùn)動的軌跡與ef相切時,根據(jù)幾何關(guān)系得:

根據(jù)牛頓第二定律得: ,解得:

當(dāng)粒子與邊界de相切時,根據(jù)幾何關(guān)系得:

根據(jù)牛頓第二定律得:,解得: ,故:
得:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,長為2L的輕桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的兩小球P、Q,桿可繞中點(diǎn)的軸O在豎直平面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動。若給P球一個大小為的速度,使P、Q兩球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,下列說法正確的是( )

A. P到達(dá)最低點(diǎn)時桿對其作用力大小為3mg

B. P從最高點(diǎn)運(yùn)動到最低點(diǎn)過程中桿對其做功為2mgL

C. 水平位置時桿對P的作用力大小為

D. Q球在運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某物體沿水平方向做直線運(yùn)動,其v-t圖像如圖所示,規(guī)定向右為正方向,則(

A. 01s內(nèi),物體做勻加速運(yùn)動

B. 1s2s內(nèi),物體向左運(yùn)動

C. 1s3s內(nèi),物體的加速度不變

D. 2s末,物體回到出發(fā)點(diǎn)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一輕彈簧左端與豎直的墻連接,右端與質(zhì)量為m的物塊接觸,開始時彈簧處于原長,彈簧的勁度系數(shù)為k,現(xiàn)用恒力F向左推物塊,當(dāng)物塊運(yùn)動到最左端時,推力做的功為W,重力加速度為g,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,整個過程彈簧的形變在彈性限度內(nèi),求:

(1)物塊向左移動過程中克服摩擦力做的功;

(2)物塊運(yùn)動到最左端時,撤去推力,彈簧能將物塊彈開,則物塊從最左端起向右能運(yùn)動多遠(yuǎn)?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,勁度系數(shù)為k的豎直彈簧下端固定于水平地面上,質(zhì)量為m的小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端,經(jīng)幾次反彈后小球最終在彈簧上靜止于某一點(diǎn)A處,在以上三個量中只改變其中一個量的情況下,下列說法正確的是

A無論三個量中的一個怎樣改變,小球與彈簧的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

B無論h怎樣變化,小球A點(diǎn)的彈簧壓縮量與h無關(guān)

C.小球的質(zhì)量m愈大,最終小球靜止在A點(diǎn)時彈簧的彈性勢能愈大

D.無論勁度系數(shù)k為多大,最終小球靜止在A點(diǎn)時彈簧的彈性勢能都相等

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】abc、d四顆地球衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動,b處于地面附近近地軌道上正常運(yùn)動,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星,各衛(wèi)星排列位置如圖,則下列說法中正確的是( )

A. b在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長

B. c4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是

C. a的向心加速度等于重力加速度g

D. d的運(yùn)動周期有可能是20h

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】物理興趣小組的同學(xué)們從實(shí)驗(yàn)室找到一個廢舊的多用電表,于是拆開進(jìn)行研究。

(1)同學(xué)們按圖甲所示的電路、用半偏法測定電流計(jì)G的內(nèi)阻rg。已知電流計(jì)G的量程為200μA。實(shí)驗(yàn)室除了提供開關(guān)、導(dǎo)線外,還有以下器材,電位器(一種可變電阻,與滑動變阻器相當(dāng))R2應(yīng)選用_______(選填“C”或“D”)。

A.電源(電動勢6 V)

B.電阻箱R1(0~999.9Ω)

C.電位器(0~5kΩ)

D.電位器(0~50kΩ)

(2)同學(xué)們測電流計(jì)G的內(nèi)阻步驟如下,請完成實(shí)驗(yàn)步驟中的填空。

①對照電路圖連接電路,檢查無誤后,將R2的阻值調(diào)至最大;

②閉合S2,調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度;

③閉合S1,保持R2的阻值不變,調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半;

④讀出R1的阻值為280.0Ω,則被測電流計(jì)G的內(nèi)阻rg的測量值為____Ω,該測量值_____實(shí)際值(選填“略大于”、“略小于”或“等于”)。

(3)圖乙是該多用電表的簡化電路圖,根據(jù)要求回答下列問題:

①圖中A是_____表筆(填“紅”或“黑”);

②開關(guān)S調(diào)到____________位置上測量的是電阻。測量電流時,開關(guān)S調(diào)到_____位置的量程比較大。(填寫圖乙中相應(yīng)位置的數(shù)字代號)。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在真空中xOy平面的第一象限內(nèi),分布有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng),第二、三象限內(nèi)分布有垂直紙面向里且磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場,第四象限內(nèi)分布有垂直紙面向里且磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場。在x軸上有一個垂直于y軸的平板OM,平板上開有一個小孔P,在y軸負(fù)方向上距O點(diǎn)為的粒子源S可以向第四象限平面內(nèi)各個方向發(fā)射粒子,且。設(shè)發(fā)射的粒子速度大小v均為,除了垂直x軸通過P點(diǎn)的粒子可以進(jìn)入電場,其余打到平板上的粒子均被吸收。已知粒子的比荷為,重力不計(jì),試問:

1P點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為多少?

2粒子經(jīng)過P點(diǎn)第一次進(jìn)入電場,運(yùn)動后到達(dá)y軸的位置與O點(diǎn)的距離為多少?

3)要使離開電場的粒子能回到粒子源S處,磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為多大?

【答案】(1) (2) (3)

【解析】【分析】由洛侖茲力提供向心力,從而得到在和四象限做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑,求出P點(diǎn)距O點(diǎn)的距離,P點(diǎn)進(jìn)入電場的粒子做類平拋運(yùn)動,由類平拋運(yùn)動相應(yīng)規(guī)律就能求出類平拋運(yùn)動的勻速位移粒子離開電場后進(jìn)入B2磁場做勻速圓周運(yùn)動,先求出離開電場磁場的速度方向,當(dāng)再次回到y軸時根據(jù)圓周運(yùn)動的對稱性與y軸的夾角相等,但要注意的是可以是直接回到S點(diǎn),也可能是在B1中偏轉(zhuǎn)后回到S,所以要分兩種情況進(jìn)行考慮.由出發(fā)點(diǎn)和S點(diǎn)的距離求出做圓周運(yùn)動的半徑,再由洛侖茲力提供向心力從而求出B2.

解:(1粒子從S射出經(jīng)過磁場后,能從P點(diǎn)垂直x軸通過的運(yùn)動軌跡如圖甲所示,由公式可知,

粒子的軌道半徑,

由幾何關(guān)系可知: ,則

由此可知點(diǎn)距O點(diǎn)的距離;

2

粒子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動,

x軸方向位移為: ,

y軸方向位移為: ,

加速度為: ,

則粒子到達(dá)y軸位置與O點(diǎn)的距離為: ;

3

設(shè)粒子在y軸射出電場的位置到粒子源S的距離為H,則,

設(shè)粒子在y軸射出電場的速度方向與y軸正方向夾角為,

,可知:

粒子射入磁場的速度大小,

粒子能回到粒子源S處可分以下兩種情況處理:

粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后直接回到粒子源S處,如圖乙所示。

設(shè)粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R,由幾何關(guān)系可知, ,

,

由公式,得到;

②粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入磁場偏轉(zhuǎn)再回到離子源S處,如圖丙所示。

則粒子進(jìn)入磁場的偏轉(zhuǎn)半徑,

由幾何關(guān)系可知,

,

由公式,

得到

型】解答
結(jié)束】
13

【題目】1)下列說法正確的是_________。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯1個扣3分,最低得分為0分)

A.當(dāng)分子間的引力和斥力平衡時,分子勢能最小

B.兩個分子間距離減小時,它們之間的分子勢能一定減小

C.溫度總是從分子平均動能大的物體向分子平均動能小的物體轉(zhuǎn)移

D.一定量的水蒸發(fā)為同溫度的水蒸氣,吸收的熱量大于其增加的內(nèi)能

E.干濕泡溫度計(jì)的干泡與濕泡的示數(shù)差越小,則相對濕度越大,人感覺潮濕

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,倫敦眼”(The London Eye)是世界著名的觀景摩天輪,它總高度135(443英尺),屹立于倫敦泰晤士河南畔的蘭貝斯區(qū),F(xiàn)假設(shè)摩天輪正繞中間的固定軸做勻速圓周運(yùn)動,則對于坐在座椅上觀光的游客來說,正確的說法是 ( )

A. 因?yàn)槟μ燧喿鰟蛩俎D(zhuǎn)動,所以游客受力平衡

B. 當(dāng)摩天輪轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時,游客處于失重狀態(tài)

C. 因?yàn)槟μ燧喿鰟蛩俎D(zhuǎn)動,所以游客的機(jī)械能守恒

D. 當(dāng)摩天輪轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時,座椅對游客的支持力小于所受的重力

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案