(22分)如圖,直線MN 上方有平行于紙面且與MN成45。的有界勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知;MN下方為方向垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。今從MN_上的O點(diǎn)向磁場(chǎng)中射入一個(gè)速度大小為v、方向與MN成45。角的帶正電粒子,該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半徑為R。若該粒子從O點(diǎn)出發(fā)記為第一次經(jīng)過(guò)直線MN,而第五次經(jīng)過(guò)直線MN時(shí)恰好又通過(guò)O點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力。求:
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小;
(2)該粒子再次從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后,運(yùn)動(dòng)軌道的半徑;
(3)該粒子從O點(diǎn)出發(fā)到再次回到O點(diǎn)所需的時(shí)間。
(1)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖,先是一段半徑為R的1/4圓弧到a點(diǎn),接著恰好逆電場(chǎng)線勻減速運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)速度為零再返回a點(diǎn)速度仍為,再在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段3/4圓弧到c點(diǎn),之后垂直電場(chǎng)線進(jìn)入電場(chǎng)作類平拋運(yùn)動(dòng)。易知,
類平拋運(yùn)動(dòng)的垂直和平行電場(chǎng)方向的位移都為 ①
所以類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 ②
又 ③
再者 ④
由①②③④可得 ⑤
(2)由平拋知識(shí)得
所以
[或 ]
則第五次過(guò)MN進(jìn)入磁場(chǎng)后的圓弧半徑
(3)(粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為 ⑥
粒子在電場(chǎng)中的加速度為
粒子做直線運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間為 ⑦
由②⑥⑦式求得粒子從出發(fā)到第五次到達(dá)O點(diǎn)所需時(shí)間
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科目:高中物理 來(lái)源:2012-2013學(xué)年江蘇省高三年級(jí)下學(xué)期最后一次模擬考試物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題
(16分)如圖,直線MN上方有平行于紙面且與MN成45°的有界勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E大小未知;MN下方為方向垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。今從MN上的O點(diǎn)向磁場(chǎng)中射入一個(gè)速度大小為v、方向與MN成45°角的帶正電粒子,該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半徑為R。若該粒子從O點(diǎn)出發(fā)記為第一次經(jīng)過(guò)直線MN,而第五次經(jīng)過(guò)直線MN時(shí)恰好又通過(guò)O點(diǎn)。不計(jì)粒子的重力。求:
⑴電場(chǎng)強(qiáng)度的大;
⑵該粒子再次從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后,運(yùn)動(dòng)軌道的半徑;
⑶該粒子從O點(diǎn)出發(fā)到再次回到O點(diǎn)所需的時(shí)間。
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