如圖1所示，與紙面垂直的豎直面MN的左側(cè)空間中存在豎直向上場強大小為E=2.5×102N/C的勻強電場（上、下及左側(cè)無界）。一個質(zhì)量為m=0.5kg、電量為q=2.0×10-2 C的可視為質(zhì)點的帶正電小球，在t=0時刻以大小為v0的水平初速度向右通過電場中的一點P，當t=t1時刻在電場所在空間中加上一如圖2所示隨時間周期性變化的磁場，使得小球能豎直向下通過D點，D為電場中小球初速度方向上的一點，PD間距為L，D到豎直面MN的距離DQ為L/π。設磁感應強度垂直紙面向里為正。（g=10m/s2）
（1）如果磁感應強度B0為已知量，使得小球能豎直向下通過D點，求磁場每一次作用時間t0的最小值（用題中所給物理量的符號表示）；
（2）如果磁感應強度B0為已知量，試推出滿足條件的時刻t1的表達式（用題中所給物理量的符號表示）；
（3）若小球能始終在電磁場所在空間做周期性運動，則當小球運動的周期最大時，求出磁感應強度B0及運動的最大周期T的大小（用題中所給物理量的符號表示）。
解：（1）當小球進入電場時：mg=Eq將做勻速直線運動；在t1時刻加入磁場，小球在時間t0內(nèi)將做勻速圓周運動，圓周運動周期為T0；若豎直向下通過D點，由圖甲1分析可知必有以下：t0=3T0/4 =6πm/4qB0  

（2）PF－PD=R，即：V0t1－L=R
qV0B0=mV02/qB0
所以：V0t1－L=mV0/qB0
t1=L/V0+m/qB0
（3）小球運動的速率始終不變，當R變大時，T0也增加，小球在電場中的運動的周期T增加，在小球不飛出電場的情況下，當T最大時有：
DQ=2R，L/π=2mV0/qB0，B0=2πmV0/qL，T0=2πR/V0=2πm/qB0=L/V0  
由圖分析可知小球在電場中運動的最大周期：T=8×3T0/4=6L/V0
小球運動軌跡如圖甲2所示
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2005?海淀區(qū)一模）如圖所示，PR是一長為L=0.64m的絕緣平板固定在水平地面上，擋板R固定在平板的右端．整個空間有一個平行于PR的勻強電場E，在板的右半部分有一個垂于紙面向里的勻強磁場B，磁場的寬度為d=0.32m，一個質(zhì)量為m=0.50×10-3kg、帶電荷量為q=5.0×10-2C的物體，從板的P端由靜止開始向右做勻加速運動，從D點進入磁場后恰能做勻速直線運動．物體碰到擋板R后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場（不計撤掉電場對原磁場的影響），物體返回時在磁場中仍作勻速運動，離開磁場后做減速運動，停在C點，PC=L/4，物體與平板間的動摩擦因數(shù)μ=0.20，g取10m/s2．求：
（1）電場強度E的大��；
（2）物體從P運動到R的時間．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖甲所示，為質(zhì)譜儀的原理示意圖．質(zhì)量為m的帶正電粒子從靜止開始經(jīng)過電 勢差為U的電場加速巵，從G點沿紙面垂真于直線MN進入偏轉(zhuǎn)磁場．該偏轉(zhuǎn)磁場是一個以直線MN為上邊界、方向垂直于紙面向外、磁 感應強度為B的勻強磁場，帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終打在照相底 片上的．H點．測得G、H間的距離為d，粒子的重力忽略不計．求：
（1）粒子的電荷量；
（2）若偏轉(zhuǎn)磁場為半徑r=
3
d
3
的圓形磁場，磁場方面垂直于紙面外，磁場邊界與直線MN相切于G點，如圖乙所示，當粒子進入磁場時的速 度不變時，要使粒子仍能打到H點，那么，圓形區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應 強度B'應為多大．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，PR是一長為L=0.64m的絕緣平板固定在水平地面上，擋板R固定在平板的右端。整個空間有一個平行于PR的勻強電場E，在板的右半部分有一個垂于紙面向里的勻強磁場B，磁場的寬度0.32m。一個質(zhì)量m=0.50×10－3kg、帶電荷量為q=5.0×102C的小物體，從板的P端由靜止開始向右做勻加速運動，從D點進入磁場后恰能做勻速直線運動。當物體碰到擋板R后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場（不計撤掉電場對原磁場的影響），物體返回時在磁場中仍作勻速運動，離開磁場后做減速運動，停在C點，PC=L/4。若物體與平板間的動摩擦因數(shù)取10m/s2。
   （1）判斷電場的方向及物體帶正電還是帶負電；
   （2）求磁感應強度B的大��；
   （3）求物體與擋板碰撞過程中損失的機械能。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2005年北京市海淀區(qū)高考物理一模反饋試卷（解析版） 題型：解答題

如圖所示，PR是一長為L=0.64m的絕緣平板固定在水平地面上，擋板R固定在平板的右端．整個空間有一個平行于PR的勻強電場E，在板的右半部分有一個垂于紙面向里的勻強磁場B，磁場的寬度為d=0.32m，一個質(zhì)量為m=0.50×10-3kg、帶電荷量為q=5.0×10-2C的物體，從板的P端由靜止開始向右做勻加速運動，從D點進入磁場后恰能做勻速直線運動．物體碰到擋板R后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場（不計撤掉電場對原磁場的影響），物體返回時在磁場中仍作勻速運動，離開磁場后做減速運動，停在C點，PC=L/4，物體與平板間的動摩擦因數(shù)μ=0.20，g取10m/s2．求：
（1）電場強度E的大��；
（2）物體從P運動到R的時間．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：專項題 題型：計算題

如圖甲所示，豎直放置的金屬板A、B中間開有小孔，小孔的連線沿水平放置的金屬板C、D的中間線，粒子源P可以連續(xù)地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(初速度不計)，粒子在A、B間被加速后，再進入金屬板C、D間偏轉(zhuǎn)并均能從此電場中射出，已知金屬板A、B間電壓為U0，金屬板C、D間電壓隨時間變化的圖象如圖乙所示，C、D板長度均為L，間距為L。在金屬板C、D右側(cè)有垂直紙面向里的均勻磁場分布在圖示的半環(huán)形帶中，該環(huán)帶的內(nèi)、外圓心與金屬板C、D的中心O點重合，內(nèi)圓半徑R1為，磁感應強度B0大小為，已知粒子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間遠小于電場變化的周期(電場變化的周期T未知)，粒子重力不計．
(1)求粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時，在垂直板間方向偏移的最大距離ymax；
(2)如所有粒子均不能從環(huán)帶磁場右側(cè)穿出，求環(huán)帶磁場外圓的最小半徑R2。
   

查看答案和解析>>

同步練習冊答案