(18分)在豎直平面內(nèi)建立一平面直角坐標系xoy,x軸沿水平方向,如圖甲所示。第一象限內(nèi)有豎直向上的勻強電場,第二象限內(nèi)有一水平向右的勻強電場。某種發(fā)射裝置(未畫出)豎直向上發(fā)射出一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(可視為質(zhì)點),該粒子以v0的初速度從x軸上的A點進入第二象限,并從y軸上的C點沿水平方向進入第一象限后能夠沿水平方向運動到D點。已知OA、OC距離相等,CD的距離為OC,E點在D點正下方,位于x軸上,重力加速度為g。則:

(1)求粒子在C點的速度大小以及OC之間的距離;
(2)若第一象限同時存在按如圖乙所示規(guī)律變化的磁場,磁場方向垂直紙面,(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),并且在時刻粒子由C點進入第一象限,且恰好也能通過同一水平線上的D點,速度方向仍然水平。若粒子在第一象限中運動的周期與磁場變化周期相同,求交變磁場變化的周期;
(3)若第一象限仍同時存在按如圖乙所示規(guī)律變化的磁場(以垂直紙面向外的磁場方向為正方向,圖中B0,T0均為未知量),調(diào)整圖乙中磁場變化的周期,讓粒子在t=0時刻由C點進入第一象限,且恰能通過E點,求交變磁場的磁感應強度B0應滿足的條件。
(1)    (2)(3)

試題分析:(1)粒子拋出后,豎直方向受重力作用,勻減速直線運動,加速度,到達C點時只有水平速度,豎直速度等于0,因此有
,水平方向受到電場力作用為初速度0的勻加速直線運動,
整理得 即粒子在C點的速度大小為
對豎直方向的勻減速直線運動有
解得
(2)在第一象限沒有磁場存在時,粒子能沿水平線運動,說明
加上磁場后粒子將在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,
由于磁場周期性變化,所以粒子運動軌跡也是周期性變化,時刻進入磁場開始圓周運動,要回到同一水平線上的D點,運動軌跡如下圖所示

洛倫茲力提供向心力,CD的長度
根據(jù)幾何關系
即得磁感應強度
粒子做圓周運動的周期
有運動軌跡判斷磁場變化的周期
(3)粒子在t=0時刻由C點進入第一象限,且恰能通過E點,運動軌跡如下圖所示。有幾何關系得

則每經(jīng)過磁場的半個周期,粒子轉(zhuǎn)過的圓心角,對應的弦長剛好等于圓周運動的半徑R。

洛倫茲力提供向心力
整理得
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,在xOy平面直角坐標系的第一象限有射線OA,OA與x軸正方向夾角為30°,OA與y軸所夾區(qū)域內(nèi)有沿y軸負方向的勻強電場E1,第二象限存在水平向右的勻強電場E2,其它區(qū)域存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場.有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從y軸上的P點沿著x軸正方向以初速度v0射入電場,運動一段時間后經(jīng)過Q點垂直于射線OA進入磁場,經(jīng)磁場垂直x軸進入偏轉(zhuǎn)電場E2,過y軸正半軸上的P點再次進入勻強電場E1,已知OP=h,不計粒子重力,求:

(1)粒子經(jīng)過Q點時的速度大;
(2)勻強電場電場強度E1的大;
(3)粒子從Q點運動到P點所用的時間.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(14分)如圖所示,在x軸上方有一勻強磁場,磁感應強度的方向垂直于紙面向里,大小為B,x軸下方有一勻強電場,電場強度的大小為E,方向與y軸的夾角θ為45°且斜向上方,F(xiàn)有一質(zhì)量為m電量為q的正離子,以速度v0由y軸上的A點沿y軸正方向射入磁場,該離子在磁場中運動一段時間后從x軸上的C點進入電場區(qū)域,該離子經(jīng)C點時的速度方向與x軸夾角為45°。不計離子的重力,設磁場區(qū)域和電場區(qū)域足夠大。求:

⑴C點的坐標;
⑵離子從A點出發(fā)到第三次穿越x軸時的運動時間;
⑶離子第四次穿越x軸時速度的大小及速度方向與電場方向的夾角。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

在平面直角坐標系xoy的第一象限內(nèi)有一圓形勻強磁場區(qū)域,半徑r=0.1m,磁感應強度B=0.5T,與y軸、x軸分別相切于A、C兩點。第四象限內(nèi)充滿平行于x軸的勻強電場,電場強度E=0.3 V/m,如圖所示。某帶電粒子以vo=20m/s的初速度,自A點沿AO1方向射入磁場,從C點射出(不計重力)。
(1)帶粒子的比荷;
(2)若該粒子以相同大小的初速度,自A點沿與AO1成30o角的方向斜向上射入磁場,經(jīng)磁場、電場后射向y軸,求經(jīng)過y軸時的位置坐標。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在如圖所示的勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域內(nèi)(不計重力),電子可能沿水平方向向右做直線運動的是(   )

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如圖所示,豎直放置的兩個平行金屬板間存在勻強電場,與兩板上邊緣等高處有兩個質(zhì)量相同的帶電小球,小球A從緊靠左極板處由靜止開始釋放,小球B從兩板正中央由靜止開始釋放,兩小球最終都能運動到右極板上的同一位置,則從開始釋放到運動至有極板的過程中,下列判斷正確的是
A.運動時間
B.電荷量之比
C.機械能增加量之比
D.機械能增加量之比

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩平行、正對金屬板水平放置,使上面金屬板帶上一定量正電荷,下面金屬板帶上等量的負電荷,再在它們之間加上垂直紙面向里的勻強磁場,一個電性未知的帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場和磁場的方向從兩金屬板左端中央射入后向上偏轉(zhuǎn).若帶電粒子所受重力可忽略不計,仍按上述方式將帶電粒子射入兩板間,為使其向下偏轉(zhuǎn),下列措施中一定不可行的是(  )
A.僅增大帶電粒子射入時的速度
B.僅增大兩金屬板所帶的電荷量
C.僅減小粒子所帶電荷量
D.僅改變粒子的電性

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(17分)如圖所示,真空中的矩形abcd區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強電場,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)同時存在垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B,圓形邊界分別相切于ad、bc邊的中點e、f。一帶電粒子以初速度v0沿著ef方向射入該區(qū)域后能做直線運動;當撤去磁場并保留電場,粒子以相同的初速度沿著ef方向射入恰能從c點飛離該區(qū)域。已知,忽略粒子的重力。求:

(1)帶電粒子的電荷量q與質(zhì)量m的比值;
(2)若撤去電場保留磁場,粒子離開矩形區(qū)域時的位置。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(15分)如圖所示,在x軸的上方有沿y軸負方向的勻強電場,電場強度為E;在x軸的下方等腰三角形CDM區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強磁場,磁感應強度為B,C、D在x軸上,它們到原點O的距離均為a,θ=30°,現(xiàn)將一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶正電粒子,從y軸上的P點由靜止釋放,不計重力作用和空氣阻力的影響.

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