如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第Ⅰ象限和第Ⅲ象限存在著電場強度均為E的勻強電場，其中第Ⅰ象限電場沿x軸正方向，第Ⅲ象限電場沿y軸負(fù)方向．在第Ⅱ象限和第Ⅳ象限存在著磁感應(yīng)強度均為B的勻強磁場，磁場方向均垂直紙面向里．有一個電子從y軸的P點以垂直于y軸的初速度v0進(jìn)入第Ⅲ象限，第一次到達(dá)x軸上時速度方向與x軸負(fù)方向夾角為45°，第一次進(jìn)入第Ⅰ象限時，與y軸夾角也是45°，經(jīng)過一段時間電子又回到了P點，進(jìn)行周期性運動．已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，不考慮重力和空氣阻力．求：

(1)P點距原點O的距離；

(2)電子從P點出發(fā)到第一次回到P點所用的時間．

 

⑴(2)

解析:⑴解一：電子在第Ⅲ象限做類平拋運動,沿y軸方向的分速度為

      設(shè)OP=h,則

            可得

解二：經(jīng)分析可知在第四象限中電子做勻速圓周運動，故可知OP的距離就是圓周運動的半徑：

由

得

【答案】

⑵在一個周期內(nèi),設(shè)在第Ⅲ象限運動時間為t3,在第Ⅱ象限運動時間為t2,在Ⅰ象限運動時間為t1,在第Ⅳ象限運動時間為t4

在第Ⅲ象限有

解得           在第Ⅱ象限電子做圓周運動,周期

在第Ⅱ象限運動的時間為

由幾何關(guān)系可知,電子在第Ⅰ象限的運動與第Ⅲ象限的運動對稱,沿x軸方向做勻減速運動,沿y軸方向做勻速運動,到達(dá)x軸時垂直進(jìn)入第四象限的磁場中,速度變?yōu)?i>υ0.

在第Ⅰ象限運動時間為

電子在第Ⅳ象限做四分之一圓周運動,運動周期與第Ⅲ周期相同,即

在第Ⅳ象限運動時間為

電子從P點出發(fā)到第一次回到P點所用時間為

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，在直角坐標(biāo)平面的第I象限內(nèi)有一勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度為B，直線OA是磁場右側(cè)的邊界．在第Ⅱ象限區(qū)域，存在電場強度大小為E的水平向左的勻強電場，y軸是電場、磁場區(qū)域的分界線曲線，OM滿足方程x=-ky2（k＞0）．有一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的負(fù)粒子（重力不計）在曲線OM上某一點由靜止釋放，穿越y(tǒng)軸進(jìn)入磁場中．
（1）求帶電粒子穿越y(tǒng)軸時的速度與釋放點縱坐標(biāo)的關(guān)系式；
（2）若粒子從OM上任何位置釋放，要求粒子穿過磁場區(qū)域后，都垂直于x軸射出求直線OA與x軸的夾角正切值tanθ（用題中已知物理量的符號表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?懷化二模）如圖所示，在直角坐標(biāo)xOy平面y軸左側(cè)（含y軸）有一沿y軸負(fù)向的勻強電場，一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子從x軸上P處以速度ν0沿x軸正向進(jìn)入電場，從y軸上Q點離開電場時速度變?yōu)?ν0，Q點坐標(biāo)為（0，-d），在y軸右側(cè)有一與坐標(biāo)平面垂直的矩形勻強磁場區(qū)域（圖中未畫出，粒子過Q點繼續(xù)運動一段距離后才進(jìn)入磁場區(qū)域），磁場磁感應(yīng)強度大小B=
mv0qd
，粒子能從坐標(biāo)為（0，d）的M點沿x軸負(fù)向再進(jìn)入電場．不計粒子重力．
（1）求粒子進(jìn)入磁場時速度方向與y軸負(fù)向的夾角θ和電場強度E的大小；
（2）繪出粒子P-M運動的軌跡圖，求粒子進(jìn)入磁場至M點的運動時間；
（3）求矩形勻強磁場區(qū)域的最小面積．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，在直角坐標(biāo)xOy平面y軸左側(cè)（含y軸）有一沿y軸負(fù)向的勻強電場，一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子從x軸上P處以速度v0沿x軸正向進(jìn)入電場，從y軸上Q點離開電場時速度方向與y軸負(fù)向夾角θ=30°，Q點坐標(biāo)為（0，-d），在y軸右側(cè)有一與坐標(biāo)平面垂直的有界勻強磁場區(qū)域（圖中未畫出），磁場磁感應(yīng)強度大小B=
mv0qd
，粒子能從坐標(biāo)原點O沿x軸負(fù)向再進(jìn)入電場．不計粒子重力，求：
（1）電場強度大小E；
（2）如果有界勻強磁場區(qū)域為半圓形，求磁場區(qū)域的最小面積；
（3）粒子從P點運動到O點的總時間．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，在直角坐標(biāo)xoy的第一象限中分布著指向－y軸方向的勻強電場，在第四象限中分布著垂直紙面向里方向的勻強磁場，一個質(zhì)量為m、帶電＋q的粒子(不計重力)在A點(0，3)以初速V0＝120m/s平行x軸射入電場區(qū)域，然后從電場區(qū)域進(jìn)入磁場，又從磁場進(jìn)入電場，并且只通過x軸上的P點(6，0)和Q點(8，0)各一次，已知該粒子的荷質(zhì)比為q/m＝108c/kg．

 (1)畫出帶電粒子在電場和磁場中的運動軌跡．

(2)求磁感強度B的大�。�

 

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科目：高中物理 來源：2014屆陜西西安長安區(qū)第一中學(xué)高三上第二次檢測物理試卷（解析版） 題型：計算題

（20分）如圖所示，在直角坐標(biāo)xOy平面y軸左側(cè)（含y軸）有一沿y軸負(fù)向的勻強電場，一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子從x軸上P處以速度沿x軸正向進(jìn)入電場，從y軸上Q點離開電場時速度方向與y軸負(fù)向夾角，Q點坐標(biāo)為（0，-d），在y軸右側(cè)有一與坐標(biāo)平面垂直的有界勻強磁場區(qū)域（圖中未畫出），磁場磁感應(yīng)強度大小，粒子能從坐標(biāo)原點O沿x軸負(fù)向再進(jìn)入電場．不計粒子重力，求：

（1）電場強度大小E；

（2）如果有界勻強磁場區(qū)域為半圓形，求磁場區(qū)域的最小面積；

（3）粒子從P點運動到O點的總時間．

 

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