（18分）如圖甲所示，豎直面MN的左側(cè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場（上、下及左側(cè)無邊界）。一個質(zhì)量為m、電量為q的可視為質(zhì)點的帶正電的小球，以大小為v0的速度垂直于豎直面MN向右作直線運動。小球在t=0時刻通過電場中的P點，為使小球能在以后的運動中豎直向下通過D點（P、D間距為L，且它們的連線垂直于豎直平面MN，D到豎直面MN的距離DQ等于L/π），經(jīng)過研究，可以在電場所在的空間疊加如圖乙所示隨時間周期性變化的、垂直紙面向里的磁場，設(shè)且為未知量。求：
（1）場強(qiáng)E的大��；
（2）如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B0為已知量，試推出滿足條件t1的表達(dá)式；
（3）進(jìn)一步的研究表明，豎直向下的通過D點的小球?qū)⒆鲋芷谛赃\動。則當(dāng)小球運動的周期最大時，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B0及運動的最大周期T的大小，并在圖中定性畫出此時小球運動一個周期的軌跡。
     
（1）E=mg/q  （2）
（3）   小球在電場中運動一個周期的軌跡圖如圖所示

試題分析：（1）小球進(jìn)入電場，做勻速直線運動時　Eq=mg　　�、� （2分）
E=mg/q      ② （2分）
（2）在t1時刻加磁場，小球在時間t０內(nèi)做勻速圓周運動，設(shè)圓周運動周期為T0，半徑為R 。
有： ③（2分）   豎直向下通過D點應(yīng)有：PF-PD=R 
即： ④（2分）     將④代入⑤式解得 ⑤（2分）
（3）小球運動的速率始終不變，當(dāng)R變大時，也增加，小球在電場中的運動周期T也增加。在小球不飛出電場的情況下，當(dāng)T最大時有：DQ="2R" 即 ⑥（2分）解得 ⑦（2分）
結(jié)合乙圖及軌跡圖可知，小球在電場中運動的最大周期：
 ⑧（2分）
小球在電場中運動一個周期的軌跡圖如圖所示（2分）
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，Ox、Oy、Oz為相互垂直的坐標(biāo)軸，Oy軸為豎直方向，整個空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為q的小球從坐標(biāo)原點O以速度v0沿Ox軸正方向拋出（不計空氣阻力，重力加速度為g）．求：

（1）若在整個空間加一勻強(qiáng)電場E1，使小球在xOz平面內(nèi)做勻速圓周運動，求場強(qiáng)E1；
（2）若在整個空間加一勻強(qiáng)電場E2，使小球沿Ox軸做勻速直線運動，求E2的大�。�
（3）若在整個空間加一沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場E3，使E3＝3E1，求該小球從坐標(biāo)原點O拋出后，經(jīng)過y軸時的坐標(biāo)y的表達(dá)式．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒由a點進(jìn)入電磁場并剛好能沿ab直線向上運動。下列說法正確的是（   ）
A．微粒一定帶負(fù)電B．微粒動能一定減小
C．微粒的電勢能一定增加D．微粒的機(jī)械能不變

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（18分）如圖甲所示，兩塊足夠大的平行金屬板水平放置，極板間加有空間分布均勻、大小隨時間周期性變化、方向豎直向下的電場，變化規(guī)律如圖乙所示，在t=0時刻從負(fù)極板由靜止釋放一個質(zhì)量為m、帶電量為q（q<0）的質(zhì)點。已知電場強(qiáng)度，同時t0也為已知量。


（1）若質(zhì)點恰好在t=3t0時刻到達(dá)正極板，試求兩極板之間的距離d
（2）在第（1）問的條件下，在極板間再加上空間分布均勻、大小隨時間周期性變化、方向垂直紙面向外的磁場，變化規(guī)律如圖丙所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度。試求：
①帶電質(zhì)點經(jīng)過多長時間到達(dá)正極板
②帶電質(zhì)點在極板間做圓周運動的最大半徑
③畫出質(zhì)點在極板間運動的軌跡圖（不需要寫計算過程）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場相互垂直，現(xiàn)有一束帶電粒子（不計重力），以速度v0沿圖示方向恰能直線穿過，正確的分析是（   ）
A．如果讓平行板電容器左極板為正極，則帶電粒子必須從下向上以v0進(jìn)入該區(qū)域才能沿直線穿過
B．如果帶正電粒子以大于v0的速度沿v0方向射入該區(qū)域時，其電勢能越來越小
C．如果帶負(fù)電粒子速度小于v0，仍沿v0方向射入該區(qū)域時，其電勢能越來越大
D．無論帶正電還是帶負(fù)電的粒子，若從下向上以速度v0進(jìn)入該區(qū)域時，其動能都一定增加

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

（17分）如圖所示，真空中有以O(shè)1為圓心，r為半徑的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，坐標(biāo)原點O為圓形磁場邊界上的一點。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。x=r的虛線右側(cè)足夠大的范圍內(nèi)有方向豎直向下、大小為E的勻強(qiáng)電場。從O點在紙面內(nèi)向各個不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，設(shè)質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知質(zhì)子的電荷量為e，質(zhì)量為m。求：

(1)質(zhì)子射入磁場時的速度大小；
(2)速度方向沿y軸正方向射入磁場的質(zhì)子到達(dá)x軸所需的時間；
(3)速度方向與y軸正方向成37°角且與x軸正方向成127°角射入磁場的質(zhì)子到達(dá)x軸時的位置坐標(biāo)。(已知sin37°＝0.6，cos37°="0.8)"

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

(12分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔S1、S2，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，電壓的大小為U0，周期為T0。在t=0時刻將一個質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0)的粒子由S1靜止釋放，粒子在電場力的作用下向右運動，在t=時刻通過S2垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)。(不計粒子重力，不考慮極板外的電場)

(1)求粒子到達(dá)S2時的速度大小v
(2)為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件；
(3)若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在t=T0時刻再次到達(dá)S1，而再次進(jìn)入電場被加速，求該過程中粒子在磁場內(nèi)運動的時間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：計算題

如圖所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值。靜止的帶電粒子帶電量為+q，質(zhì)量為m（不計重力），從點P經(jīng)電場加速后，從小孔 Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為a=45°，孔Q到板的下端C的距離為L。當(dāng)M、N兩板間電壓取最大值時，粒子恰垂直打在CD板上。求

（1）兩板間電壓的最大值Um；
（2）CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長度
（3）粒子在磁場中運動的最長時間tm。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，實線表示在豎直平面內(nèi)的電場線，電場線與水平方向成α角，水平方向的勻強(qiáng)磁場與電場正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線l做直線運動，l與水平方向成β角，且α＞β，則下列說法中錯誤的是（        ）
A．液滴一定做勻速直線運動
B．液滴一定帶正電
C．電場線方向一定斜向上
D．液滴有可能做勻變速直線運動

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案