分析 (1)根據(jù)粒子剛好不會(huì)穿出第一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡,由幾何關(guān)系找到圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,求出圓周運(yùn)動(dòng)的速度即為類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的末速度,根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解求出水平分速度和豎直分速度,由速度公式和位移公式即可求出y1和x1;
(2)粒子由靜止釋放,先在電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng),進(jìn)入磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),進(jìn)入無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻速直線運(yùn)動(dòng),畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡,根據(jù)幾何關(guān)系求出在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑和圓心角,結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間公式,即可求出運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間.
解答 解:(1)剛好不會(huì)穿出第一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,畫(huà)出運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖,
由幾何關(guān)系:R(1-cos60°)=d1
解得:R=2d1=6cm,
帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力:$qvB=m\frac{{v}^{2}}{R}$
解得:v=1×103m/s
帶電粒子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)沿y軸方向的分速度:${v}_{y}=vsin60°=5\sqrt{3}×1{0}^{2}m/s$
由$a=\frac{Eq}{m}$
${v}_{y}^{2}=2a{y}_{1}$
聯(lián)立解得:y1=0.375m=37.5cm
帶電粒子經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)沿x軸方向的分速度:${v}_{x}=vcos60°=5×1{0}^{2}m/s$
由${y}_{1}=\frac{1}{2}a{t}^{2}$解得$t=5\sqrt{3}×1{0}^{-4}$s
${x}_{1}={v}_{x}t=5×1{0}^{2}×5\sqrt{3}×1{0}^{-4}m=25\sqrt{3}cm$
(2)當(dāng)帶電粒子從y2=50cm的位置由靜止釋放后,先在電場(chǎng)中加速,加速時(shí)間t1滿(mǎn)足${y}_{2}=\frac{1}{2}a{t}_{1}^{2}$,
解得:${t}_{1}=1×1{0}^{-3}s$
設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2,在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R2,
由動(dòng)能定理有:$qE{y}_{2}=\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}$
解得:v2=1×103m/s;
由$q{v}_{2}B=m\frac{{v}_{2}^{2}}{{R}_{2}}$,解得R2=6cm,
根據(jù)帶電粒子在空間運(yùn)動(dòng)的軌跡可知,它最低能進(jìn)入第二個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域,
帶電粒子經(jīng)過(guò)第一個(gè)無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)運(yùn)動(dòng)方向與x軸的夾角θ滿(mǎn)足:$cosθ=\frac{eamw2oo_{1}}{{R}_{2}}=0.5$
解得:θ=60°
利用幾何關(guān)系可知,帶電粒子在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為半個(gè)圓周的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:
${t}_{2}=\frac{1}{2}T=\frac{1}{2}•\frac{2π{R}_{2}}{{v}_{2}}=6π×1{0}^{-5}s$
帶電粒子在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域的路程為:$s=\frac{2iswouis_{2}}{sinθ}=\frac{4\sqrt{3}}{75}m$
運(yùn)動(dòng)時(shí)間:${t}_{3}=\frac{s}{{v}_{2}}=\frac{16\sqrt{3}}{3}×1{0}^{-5}s$
帶電粒子自釋放到第二次過(guò)x軸的時(shí)間:$t={t}_{1}+{t}_{2}+{t}_{3}=1.28×1{0}^{-3}$s
答:(1)y軸上坐標(biāo)為y1=37.5cm,x軸上坐標(biāo)值為${x}_{1}=25\sqrt{3}cm$.
(2)粒子自釋放到第二次過(guò)x軸的時(shí)間為1.28×10-3s.
點(diǎn)評(píng) 本題考查帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),意在考查學(xué)生靈活運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解和合成、動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題的能力.運(yùn)動(dòng)過(guò)程較多,綜合性較強(qiáng),對(duì)作圖能力要求較高,準(zhǔn)確畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡,并通過(guò)運(yùn)動(dòng)軌跡找?guī)缀侮P(guān)系,是解決這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵.
年級(jí) | 高中課程 | 年級(jí) | 初中課程 |
高一 | 高一免費(fèi)課程推薦! | 初一 | 初一免費(fèi)課程推薦! |
高二 | 高二免費(fèi)課程推薦! | 初二 | 初二免費(fèi)課程推薦! |
高三 | 高三免費(fèi)課程推薦! | 初三 | 初三免費(fèi)課程推薦! |
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 電容C上板帶正電 | B. | 電容C下板帶正電 | ||
C. | R4的阻值變大,路端電壓增大 | D. | R4的阻值變小,電源總功率變小 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | ε=1.5V r=0.5Ω | B. | ε=2.0V r=1.0Ω | ||
C. | ε=1.5V r=1.0Ω | D. | ε=2.0V r=0.5Ω |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
實(shí)驗(yàn)次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
長(zhǎng)度L(cm) | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 | 40.0 | 45.0 |
電阻R(kΩ) | 1.3 | 2.1 | 3.0 | 4.1 | 5.3 | 6.7 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
查看答案和解析>>
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉歷史虛無(wú)主義有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專(zhuān)區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話:027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com