如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時(shí),另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b也從p點(diǎn)沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求
(1)粒子a射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大。
(2)當(dāng)a離開區(qū)域II時(shí),a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差。
解:(1)設(shè)粒子a在I內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為C(在y軸上),半徑為Ra1,粒子速率為va,運(yùn)動(dòng)軌跡與兩磁場(chǎng)區(qū)域邊界的交點(diǎn)為P',如圖

由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得 ①  
由幾何關(guān)系得、, ③,式中
由①②③式得
(2)設(shè)粒子a在II內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為Oa,半徑為Ra1,射出點(diǎn)為Pa(圖中未畫出軌跡),。由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得
由①⑤式得 ⑥ 
C、P'和Oa三點(diǎn)共線,且由⑥式知Oa點(diǎn)必位于 ⑦的平面上。由對(duì)稱性知,Pa點(diǎn)與P'點(diǎn)縱坐標(biāo)相同,即 ⑧ 式中,h是C點(diǎn)的y坐標(biāo)
設(shè)b在I中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為Rb1,由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得 ⑨  
設(shè)a到達(dá)Pa點(diǎn)時(shí),b位于Pb點(diǎn),轉(zhuǎn)過的角度為α。如果b沒有飛出I,則
⑩,,式中,t是a在區(qū)域II中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,而
,
由⑤⑨⑩式得
由①③⑨式可見,b沒有飛出。Pb點(diǎn)的y坐標(biāo)為
由①③⑧⑨式及題給條件得,a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差為
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°;因此,另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b也從p點(diǎn)沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求

(1)粒子a射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大;

(2)當(dāng)a離開區(qū)域II時(shí),a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B,但方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m,帶電荷量q(q>0)的粒子于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知粒子在離開區(qū)域I時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°;求

(1)粒子射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大。

(2)當(dāng)粒子離開區(qū)域II時(shí),出射位置與P點(diǎn)位置的y坐標(biāo)之差。

(3)粒子從P點(diǎn)入射到離開區(qū)域II時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間

 

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科目:高中物理 來源:2010-2011學(xué)年湖南省醴陵二中高二上學(xué)期期末考試物理試題 題型:計(jì)算題

如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d≤x≤2d)內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正方向。已知a在離開區(qū)域I時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°,此時(shí),另一完全相同的粒子b也從P點(diǎn)以相同的速度沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域I,不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求:

(1)粒子a射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大;
(2)當(dāng)a離開區(qū)域II時(shí),a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差。

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年四川省成都七中高二“零診”考試物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題

(12分)如圖,在區(qū)域I(0≤x≤d)和區(qū)域II(d<x≤2d)內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量q(q>0)的粒子a于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時(shí),另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b也從P點(diǎn)沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求

⑴粒子a射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大;
⑵當(dāng)a離開區(qū)域II時(shí),a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差。

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科目:高中物理 來源:2011年全國(guó)卷高考物理 題型:選擇題

.(19分)如圖,在區(qū)域I(0≤xd)和區(qū)域II(d<x≤2d)內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和2B,方向相反,且都垂直于Oxy平面。一質(zhì)量為m、帶電荷量qq>0)的粒子a于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿x軸正向。已知a在離開區(qū)域I時(shí),速度方向與x軸正方向的夾角為30°;此時(shí),另一質(zhì)量和電荷量均與a相同的粒子b也從P點(diǎn)沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是a的1/3。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求

⑴粒子a射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大;

⑵當(dāng)a離開區(qū)域II時(shí),a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差。

 

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