如圖所示,在坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一點(diǎn)狀的放射源,它向平面內(nèi)的軸上方各個(gè)方向發(fā)射粒子,粒子的速度大小均為,在的區(qū)域內(nèi)分布有指向軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為,其中分別為粒子的電量和質(zhì)量;在的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的邊界.為一塊很大的平面感光板垂直于平面且平行于軸,放置于處,如圖所示.觀察發(fā)現(xiàn)此時(shí)恰好無(wú)粒子打到板上.(不考慮粒子的重力及粒子間的相互作用),求:

(1)粒子通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)邊界時(shí)的速度大小及距y軸的最大距離;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。
(3)將板至少向下平移多大距離才能使所有的粒子均能打到板上?此時(shí)ab板上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度.
(1)(2)(3)

試題分析:(1)根據(jù)動(dòng)能定理:                 (2分)
可得:                               (1分)
初速度方向與軸平行的粒子通過(guò)邊界時(shí)距軸最遠(yuǎn),由類平拋知識(shí):
                   
                   解得:    (3分)
(2)根據(jù)上題結(jié)果可知:,
對(duì)于沿x軸正方向射出的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與x軸正方 向夾角:
              (1分)
易知若此粒子不能打到ab板上,則所有粒子均不能打到ab   板,因此此粒子軌跡必與ab板相切,可得其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑:
             (2分)

又根據(jù)洛倫茲力提供向心力:   (2分)
可得:                      (1分)
(3)由分析可知沿x軸負(fù)方向射出的粒子若能打到ab板上,則所有粒子均能打到板上。其臨界情況就是此粒子軌跡恰好與ab板相切。           (2分)
由分析可知此時(shí)磁場(chǎng)寬度為原來(lái)的,                            (2分)
則:板至少向下移動(dòng)                                 (1分)
沿x軸正方向射出的粒子打在ab板的位置粒子打在ab板區(qū)域的右邊界
由幾何知識(shí)可知:
板上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度:
                      (3分)
點(diǎn)評(píng):本題難度較大,分析粒子的受力情況,判斷粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是關(guān)鍵,分析粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題時(shí),要按照先找圓心后求半徑的思路求解
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,直角坐標(biāo)系位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直xOy平面向外,電場(chǎng)線方向平行于y軸。一質(zhì)量為m. 電荷量為q的帶正電的小球,從y軸上的A點(diǎn)以水平速度v0向右拋出,與x軸成450角經(jīng)x軸上M點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)和磁場(chǎng),恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng),從坐標(biāo)系原點(diǎn)第一次離開電場(chǎng)和磁場(chǎng)。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。求:

(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小和方向;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。
(3)求小球從A運(yùn)動(dòng)到O的總時(shí)間。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

(18分)中心均開有小孔的金屬板C、D與半徑為d的圓形單匝金屬線圈連接,圓形框內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),大小隨時(shí)間變化的關(guān)系為B=kt(k未知且k>0),E、F為磁場(chǎng)邊界,且與C、D板平行。D板右方分布磁場(chǎng)大小均為B0,方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。區(qū)域Ⅰ的磁場(chǎng)寬度為d,區(qū)域Ⅱ的磁場(chǎng)寬度足夠。在C板小孔附近有質(zhì)量為m、電量為q的負(fù)離子由靜止開始加速后,經(jīng)D板小孔垂直進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ,不計(jì)離子重力。

(1)判斷圓形線框內(nèi)的磁場(chǎng)方向;
(2)若離子從C板出發(fā),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又恰能回到C板出發(fā)點(diǎn),求離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間;
(3)若改變圓形框內(nèi)的磁感強(qiáng)度變化率k,離子可從距D板小孔為2d的點(diǎn)穿過(guò)E邊界離開磁場(chǎng),求圓形框內(nèi)磁感強(qiáng)度的變化率k是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,有一傾角為30°的光滑斜面,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直斜面,勻強(qiáng)電場(chǎng)沿斜面向上并垂直斜面底邊。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球,以速度v在斜面上做半徑為R勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則
A.帶電粒子帶負(fù)電
B.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=
C.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E=
D.帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如下圖所示,豎直平面(紙面)內(nèi)有直角坐標(biāo)系xOyx軸沿水平方向。在x≤O的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在第二象限緊貼y軸固定放置長(zhǎng)為l、表面粗糙的不帶電絕緣平板,平板平行于x軸且與x軸相距h。在第一象限內(nèi)的某區(qū)域存在方向相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2、方向垂直于紙面向外)和勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)。一質(zhì)量為m、不帶電的小球Q從平板下側(cè)A點(diǎn)沿x軸正向拋出;另一質(zhì)量也為m、帶電量為q的小球PA點(diǎn)緊貼平板沿x軸正向運(yùn)動(dòng),變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)后從y軸上的D點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)圓周離開電磁場(chǎng)區(qū)域,沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),然后從x軸上的K點(diǎn)進(jìn)入第四象限。小球P、Q相遇在第四象限的某一點(diǎn),且豎直方向速度相同。設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球P電量不變,小球PQ始終在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)且均看作質(zhì)點(diǎn),重力加速度為g。求:

(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小,并判斷P球所帶電荷的正負(fù);
(2)小球Q的拋出速度v0的取值范圍;
(3)B1B2的多少倍?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

在空間某一區(qū)域中既存在勻強(qiáng)電場(chǎng),又存在勻強(qiáng)磁場(chǎng).有一帶電粒子,以某一速度射入到該區(qū)域中(不計(jì)帶電粒子受到的重力),則該帶電粒子在區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)情況可能是(   )
A.做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
C.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)D.做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,水平放置的平行金屬板之間電壓大小為U,距離為d,其間還有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量為帶電量為+q的帶電粒子,以水平速度v0從平行金屬板的正中間射入并做勻速直線運(yùn)動(dòng),然后又垂直射入場(chǎng)強(qiáng)大小為E2,方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),其邊界a、b間的寬為L(該電場(chǎng)豎直方向足夠長(zhǎng)).電場(chǎng)和磁場(chǎng)都有理想邊界,且粒子所受重力不計(jì),求:
(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)該帶電粒子作用力的大小f
(2)該帶電粒子在a、b間運(yùn)動(dòng)的加速度大小a;
(3)該帶電粒子到達(dá)邊界b時(shí)的速度大小v

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

在范圍足夠大,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B=0.2 T,有一水平放置的光滑框架,寬度為L(zhǎng)=0.4 m,如圖所示,框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg,電阻為1 Ω的金屬桿cd,框架電阻不計(jì).若cd桿以恒定加速度a=2 m/s2,由靜止開始做勻變速運(yùn)動(dòng),則

(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少?
(2)第5 s末,回路中的電流多大?
(3)第5 s末,作用在cd桿上的水平外力多大?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,在地面附近,坐標(biāo)系xOy在豎直平面內(nèi),空間有沿水平方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度大小為B,在x<0的空間內(nèi)還有沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E,一個(gè)帶正電的油滴經(jīng)圖中x軸上的M點(diǎn),沿著與水平方向成α=30°角的方向斜向下做直線運(yùn)動(dòng),進(jìn)入x>0的區(qū)域,要使油滴進(jìn)入x>0區(qū)域后能在豎直平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng),需在x>0的區(qū)域內(nèi)加一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng),若帶電油滴做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)x軸上的N點(diǎn),且,求:

(1)油滴運(yùn)動(dòng)速率;
(2)在x>0空間內(nèi)所加電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向;
(3)油滴從x軸上的M點(diǎn)開始到達(dá)x軸上的N點(diǎn)所用的時(shí)間.

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