如圖,直角坐標系在一真空區(qū)域里,y軸的左方有一勻強電場,場強方向跟y軸負方向成θ=30°角,y軸右方有一垂直于坐標系平面的勻強磁場,在x軸上的A點有一質(zhì)子發(fā)射器,它向x軸的正方向發(fā)射速度大小為v=2.0×106m/s的質(zhì)子,質(zhì)子經(jīng)磁場在y軸的P點射出磁場,射出方向恰垂直于電場的方向,質(zhì)子在電場中經(jīng)過一段時間,運動到x軸的Q點。已知A點與原點O的距離為10cm,Q點與原點O的距離為(20-10)cm,質(zhì)子的比荷為。求:

(1)磁感應(yīng)強度的大小和方向;
(2)質(zhì)子在磁場中運動的時間;
(3)電場強度的大小。
(1),方向垂直紙面向里 (2) (3)

試題分析:(1)設(shè)質(zhì)子在磁場中做圓運動的半徑為。
過A、P點分別作速度v的垂線,交點即為質(zhì)子在磁場中作圓周運動的圓心。由幾何關(guān)系得, 所以:。(2分)

設(shè)磁感應(yīng)強度為B,根據(jù)質(zhì)子的運動方向和左手定則,可判斷磁感應(yīng)強度的方向為垂直于紙面向里。(1分)
根據(jù):   。2分)
(2)設(shè)質(zhì)子在磁場中運動的時間為,如圖所示,質(zhì)子在磁場中轉(zhuǎn)過
的圓周角為,設(shè)質(zhì)子在磁場中運動的周期為
        。2分)
      。2分)
     。2分)(或3.66×10-7s)
(3)如圖所示,質(zhì)子進入電場后做類平拋運動。連接 ,由數(shù)學(xué)知識可知,所以,QO1垂直電場,由圖可知,等效為類平拋運動的水平距離,為垂直距離。則有:
     。▽1式2分,對2式4分,對3式5分。)
       (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a所示,兩豎直線所夾區(qū)域內(nèi)存在周期性變化的勻強電場與勻強磁場,變化情況如圖b、c所示,電場強度方向以y軸負方向為正,磁感應(yīng)強度方向以垂直紙面向外為正。t=0時刻,一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子從坐標原點O開始以速度v0沿x軸正方向運動,粒子重力忽略不計,圖b、c中,,B0已知.要使帶電粒子在0~4nt0(n∈N)時間內(nèi)一直在場區(qū)運動,求:

(1) 在給定的坐標上畫出帶電粒子在0~4t0時間內(nèi)的軌跡示意圖,并在圖中標明粒子的運動性質(zhì);
(2) 在t0時刻粒子速度方向與x軸的夾角;
(3) 右邊界到O的最小距離;
(4) 場區(qū)的最小寬度。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(18分)如圖所示,空間分布著有理想邊界的勻強電場和勻強磁場。左側(cè)勻強電場的場強大小為E、方向水平向右,電場寬度為L;中間區(qū)域勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直紙面向外。一個質(zhì)量為m、電量為q、不計重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O點由靜止開始運動,穿過中間磁場區(qū)域進入右側(cè)磁場區(qū)域后,又回到O點,然后重復(fù)上述運動過程.求:

(1)中間磁場區(qū)域的寬度d;
(2)帶電粒子從O點開始運動到第一次回到O點所用時間t。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(20 分)如圖甲所示,偏轉(zhuǎn)電場的兩個平行極板水平放置,板長L=0.08m,板間距足夠大,兩板的右側(cè)有水平寬度l=0.06m、豎直寬度足夠大的有界勻強磁場。一個比荷為的帶負電粒子以速度v0=8×105m/s從兩板中間沿與板平行的方向射入偏轉(zhuǎn)電場,若從該粒子進入偏轉(zhuǎn)電場時開始計時,板間場強恰好按圖乙所示的規(guī)律變化,粒子離開偏轉(zhuǎn)電場后進入勻強磁場并最終垂直磁場右邊界射出。不計粒子重力,

求:(1)粒子在磁場中運動的速率v;
(2)粒子在磁場中運動的軌道半徑R和磁場的磁感應(yīng)強度B;
(3)粒子從進入偏轉(zhuǎn)電場到離開磁場所用的時間。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(19分)如圖,在豎直平面內(nèi)有以O(shè)為坐標原點的xOy坐標系,x≥0處有一塊水平放置的粗糙薄板,已知P點坐標(L,0)。原點O處放一個質(zhì)量為2m的絕緣物塊A(可看做質(zhì)點),A與薄板間的動摩擦因數(shù)為μ;第二、三象限內(nèi)有垂直坐標平面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;第三、四象限內(nèi)有沿y軸正向的勻強電場,第三象限內(nèi)電場強度大小為,第四象限內(nèi)電場強度大小為;另有一個質(zhì)量為m,帶電量為q(q>0)的小球B從第二象限內(nèi)的某點由靜止釋放,當它的運動方向變?yōu)樗椒较驎r恰與A相撞,碰撞過程系統(tǒng)損失了的能量,B球電荷量不變。碰后A獲得沿x軸正向的速度,最后停止在P點;B球反彈后最后也打在P點。求:

⑴B球經(jīng)過y軸時的坐標;
⑵B球靜止釋放點離x軸的高度。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖,長為L的一對平行金屬板平行正對放置,間距,板間加上一定的電壓.現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個質(zhì)量為m、帶電量為+q的帶電微粒,射入時的初速度大小為v0.一段時間后微粒恰好從下板邊緣P1射出電場,并同時進入正三角形區(qū)域.已知正三角形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1,三角形的上頂點A與上金屬板平齊,底邊BC與金屬板平行.三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里、范圍足夠大的勻強磁場B2,且B2=4B1.不計微粒的重力,忽略極板區(qū)域外部的電場.

(1)求板間的電壓U和微粒從電場中射出時的速度大小和方向.
(2)微粒進入三角形區(qū)域后恰好從AC邊垂直邊界射出,求磁感應(yīng)強度B1的大。
(3)若微粒最后射出磁場區(qū)域時與射出的邊界成30°的夾角,求三角形的邊長.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一價氫離子(H)和二價氦離子(He)的混合體,經(jīng)同一加速電場后,垂直射入同一偏轉(zhuǎn)電場中,偏轉(zhuǎn)后打在同一熒光屏上,則它們(  )
A.同時到達屏上同一點B.先后到達屏上同一點
C.同時到達屏上不同點D.先后到達屏上不同點

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,xOy平面內(nèi)半徑為R的圓O'與y軸相切于原點O。在該圓區(qū)域內(nèi),有與y軸平行的勻強電場和垂直于圓面的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計重力)從O點沿x軸正方向以某一速度射入,帶電粒子恰好做勻速直線運動,經(jīng)T0時間從P點射出。

(1)若僅撤去磁場,帶電粒子仍從O點以相同的速度射入,經(jīng)時間恰從圓形區(qū)域的邊界射出。求電場強度的大小和粒子離開電場時速度的大小;
(2)若僅撤去電場,帶電粒子仍從O點射入,且速度為原來的2倍,求粒子在磁場中運動的時間。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)如下圖所示,初速度為零的負離子經(jīng)電勢差為U的勻強電場加速后,從離子槍T
中水平射出,經(jīng)過一段路程后進入水平放置的距離為d的兩平行金屬板MN和PQ之間,
離子所經(jīng)空間存在著磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場.不考慮離子重力作用,離子的荷質(zhì)比在什么范圍內(nèi),離子才能打在金屬板PQ上?

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