分析 (1)粒子在電場(chǎng)作用下做類平拋運(yùn)動(dòng),加速度沿y軸負(fù)方向,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的基本公式可求出初速度,再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性求出C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,方向可通過(guò)幾何關(guān)系求解.
(2)粒子從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后在磁場(chǎng)中做速率為v的圓周運(yùn)動(dòng).理論重量通過(guò)向心力,通過(guò)幾何關(guān)系表示出軌道半徑R,進(jìn)而求出.
解答 解:帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示:
(1)以a表示粒子在電場(chǎng)作用下的加速度,有:qE=ma ①加速度沿y軸負(fù)方向.
設(shè)粒子從A點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的初速度為v0,由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間為t,
則有:h=$\frac{1}{2}$at2 ②l=v0t ③
由②③式得:v0=l$\sqrt{\frac{a}{2h}}$ ④
設(shè)粒子從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,v垂直于x軸的分量:v1=$\sqrt{2ah}$ ⑤
由①④⑤式得:v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{1}^{2}}$=$\sqrt{\frac{qE(4{h}^{2}+{l}^{2})}{2mh}}$ ⑥
設(shè)粒子經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸的夾角為α,則有:tanα=$\frac{{v}_{1}}{{v}_{0}}$、
由④⑤⑦式得:tanα=$\frac{2h}{l}$ ⑧
(2)粒子從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后在磁場(chǎng)中做速率為v的圓周運(yùn)動(dòng).若圓周的半徑為R,
則有:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$ ⑨
設(shè)圓心為P,則PC必與過(guò)C點(diǎn)的速度垂直,且有:$\overline{PC}$=$\overline{PA}$=R.用β表示$\overline{PA}$與y軸的夾角,
由幾何關(guān)系得:Rcosβ=Rcosα+h ⑩Rsinβ=l-Rsinα⑪
由⑧⑩⑪式解得:R=$\frac{{h}^{2}+{l}^{2}}{2hl}$$\sqrt{4{h}^{2}+{l}^{2}}$⑫
由⑥⑨⑫式解得:B=$\frac{l}{{h}^{2}+{l}^{2}}$$\sqrt{\frac{2mhE}{q}}$.
答:(1)粒子經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度的大小是:$\sqrt{\frac{qE(4{h}^{2}+{l}^{2})}{2mh}}$,速度方向和x軸夾角的正切值是:$\frac{2h}{l}$;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為:$\frac{l}{{h}^{2}+{l}^{2}}$$\sqrt{\frac{2mhE}{q}}$.
點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了帶電粒子在混合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,要求同學(xué)們能正確分析粒子的受力情況,再通過(guò)受力情況分析粒子的運(yùn)動(dòng)情況,熟練掌握平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的基本公式,并幾何幾何關(guān)系解題,難度較大.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊,反復(fù)移動(dòng)木塊的位置,直到小車在砂桶和砂的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng),以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦力 | |
B. | 實(shí)驗(yàn)中必須使砂桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 | |
C. | 細(xì)線對(duì)小車的真實(shí)拉力一定略小于砂桶和砂的總重力 | |
D. | 該實(shí)驗(yàn)是應(yīng)用“控制變量法”來(lái)探究牛頓第二定律的 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 振幅是物體離開(kāi)平衡位置的最大位移,振幅越大,完成一次全振動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng) | |
B. | 聲波上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與聲波傳播方向垂直 | |
C. | 有機(jī)械振動(dòng)就有機(jī)械波,但有機(jī)械波不一定有機(jī)械振動(dòng) | |
D. | 機(jī)械波是能量傳遞的一種方式 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 胡克認(rèn)為當(dāng)彈簧發(fā)生形變時(shí),彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比 | |
B. | 庫(kù)侖發(fā)現(xiàn)了真空中點(diǎn)電荷之間相互作用的規(guī)律,用實(shí)驗(yàn)測(cè)出了靜電力恒量k | |
C. | 牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律,用實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力恒量G | |
D. | 楞次發(fā)現(xiàn)了判斷感應(yīng)電流方向的規(guī)律之后,法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 同一溫度下,氣體分子速率呈現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的分布規(guī)律 | |
B. | 布朗運(yùn)動(dòng)是懸浮在液體中固體顆粒的分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映 | |
C. | 第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造出來(lái)的,盡管它不違反熱力學(xué)第一定律,但它違法熱力學(xué)第二定律 | |
D. | 物體熔化時(shí)吸熱,分子平均動(dòng)能不一定增加 | |
E. | 只知道氣體的摩爾體積和阿伏伽德羅常數(shù)就可以算出氣體分子的體積 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 線圈內(nèi)的磁通量變化量 | B. | 線圈內(nèi)磁通量的變化率 | ||
C. | 線圈內(nèi)感應(yīng)電流的大小 | D. | 通過(guò)線圈功率 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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