一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電粒子以某一初速射入如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)），要使此帶電粒子穿過(guò)這個(gè)磁場(chǎng)，則帶電粒子的初速度應(yīng)為多大？
分析：因本題沒(méi)有指明帶電粒子所帶的電性，所以首先要分為兩種情況進(jìn)行討論．帶正電時(shí)粒子將沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電時(shí)粒子將沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)．兩種情況都要與磁場(chǎng)的右邊界相切時(shí)為臨界狀態(tài)，根據(jù)題意畫(huà)出草圖，確定圓心的位置，利用解三角形的知識(shí)進(jìn)行求解．
解答：解：
由于不知道粒子的電性，所以要分為兩種情況來(lái)分析解答：
（1）若帶電粒子帶正電
帶電粒子在磁場(chǎng)中沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡剛好與磁場(chǎng)右邊界相切時(shí)，軌道半徑R-Rcosθ=L
則有R=
L
1-cosθ
，又因R=
mv
qB

則速度為v=
qBL
m(1-cosθ)

即帶電粒子要穿過(guò)磁場(chǎng)，速度要大于
qBl
m(1-cosθ)

（2）若帶電粒子帶負(fù)電
帶電粒子在磁場(chǎng)中沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡剛好與磁場(chǎng)右邊界相切時(shí)，軌道半徑R+Rcosθ=L
R=
L
1+cosθ
，又因R=
mv
qB

則速度v=
qBL
m(1+cosθ)

帶電粒子要穿過(guò)磁場(chǎng)，速度要大于
qBL
m(1+cosθ)

答：帶正電的粒子要穿過(guò)磁場(chǎng)，速度要大于
qBL
m(1-cosθ)
，帶負(fù)電的粒子要穿過(guò)磁場(chǎng)，速度要大于
qBL
m(1+cosθ)
．
點(diǎn)評(píng)：該題考察了帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的有界問(wèn)題和多解的問(wèn)題：
帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題的原因有：粒子運(yùn)動(dòng)范圍的空間臨界問(wèn)題；磁場(chǎng)所占據(jù)范圍的空間臨界問(wèn)題，運(yùn)動(dòng)電荷相遇的時(shí)空臨界問(wèn)題等．審題時(shí)應(yīng)注意恰好，最大、最多、至少等關(guān)鍵字；
多解形成原因：帶電粒子的電性不確定形成多解；磁場(chǎng)方向不確定形成多解；臨界狀態(tài)的不唯一形成多解，在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出來(lái)多解，運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性形成多解．
還有就是熟練的利用幾何知識(shí)確定軌跡的圓心及相關(guān)的三角形的計(jì)算．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

真空中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m，帶電量為q的物體以速度v在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)t=0時(shí)刻物體在軌跡最低點(diǎn)且重力勢(shì)能為零，電勢(shì)能也為零，那么，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第一象限中存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，在第四象限中存在著垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子（不計(jì)重力）在y軸上的A點(diǎn)以平行x軸的初速度v0射人電場(chǎng)區(qū)，然后從電場(chǎng)區(qū)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)，又從磁場(chǎng)區(qū)進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)，并通過(guò)x軸上P點(diǎn)和Q點(diǎn)各一次，已知P點(diǎn)坐標(biāo)為（a，0），Q點(diǎn)坐標(biāo)為（b，0），求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，L為豎直、固定的光滑絕緣桿，桿上o點(diǎn)套有一質(zhì)量為m、帶電量為-q的小環(huán)，在桿的左側(cè)固定一電荷量為+Q的點(diǎn)電荷，桿上a、b兩點(diǎn)到+Q的距離相等，oa之間距離為h1，ab之間距離為h2，使小環(huán)從圖示位置的o點(diǎn)由靜止釋放后，通過(guò)a點(diǎn)的速率為
3gh1
．則下列說(shuō)法正確的是（　　）
A、小環(huán)通過(guò)a、b兩點(diǎn)時(shí)的速度大小相等
B、小環(huán)通過(guò)b點(diǎn)的速率為
g(3h1+2h2)
C、小環(huán)在oa之間的速度不斷增大
D、小環(huán)從o到b，電場(chǎng)力做的功可能為零

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，在寬度為L(zhǎng)的兩虛線區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)量為m，帶電量為+q的滑塊（可看成點(diǎn)電荷），從距該區(qū)域?yàn)長(zhǎng)的絕緣水平面上以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．
（1）若該區(qū)域電場(chǎng)為水平方向，并且用速度傳感器測(cè)得滑塊從出口處滑出的速度與進(jìn)入該區(qū)域的速度相同，求該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與方向，以及滑塊滑出該區(qū)域的速度；
（2）若該區(qū)域電場(chǎng)為水平方向，并且用速度傳感器測(cè)得滑塊滑出該區(qū)域的速度等于滑塊的初速度v0，求該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與方向；
（3）若將該區(qū)域電場(chǎng)改為豎直方向，測(cè)出滑塊到達(dá)出口處速度為
v0
2
（此問(wèn)中取v0=2
μgL
），再將該區(qū)域電場(chǎng)反向后，發(fā)現(xiàn)滑塊未能從出口滑出，求滑塊所停位置距左邊界多遠(yuǎn)．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，直角坐標(biāo)平面xOy內(nèi)有一條直線AC過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O與x軸成45°夾角，在OA與x軸負(fù)半軸之間的區(qū)域內(nèi)存在垂直xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，在OC與x軸正半軸之間的區(qū)域內(nèi)存在垂直xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2．現(xiàn)有一質(zhì)量為m，帶電量為q（q＞0）的帶電粒子以速度v從位于直線AC上的P點(diǎn)，坐標(biāo)為（L，L），豎直向下射出，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，此帶電粒子每經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間T，會(huì)再將回到P點(diǎn)，已知距感應(yīng)強(qiáng)度B2=
mv
qL
．（不計(jì)粒子重力）
（1）請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并求出勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1與B2的比值；（B1、B2磁場(chǎng)足夠大）
（2）求出帶電粒子相鄰兩次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的時(shí)間間隔T；
（3）若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B2不變，改變B1的大小，但不改變其方向，使B1=
mv
2qL
．現(xiàn)從P點(diǎn)向下先后發(fā)射速度分別為
v
4
和
v
3
的與原來(lái)相同的帶電粒子（不計(jì)兩個(gè)帶電粒子之間的相互作用力，并且此時(shí)算作第一次經(jīng)過(guò)直線AC），如果它們第三次經(jīng)過(guò)直線AC時(shí)軌跡與AC的交點(diǎn)分別 記為E點(diǎn)和F點(diǎn)（圖中未畫(huà)出），試求EF兩點(diǎn)間的距離．
（4）若要使（3）中所說(shuō)的兩個(gè)帶電粒子同時(shí)第三次經(jīng)過(guò)直線AC，問(wèn)兩帶電粒子第一次從P點(diǎn)射出時(shí)的時(shí)間間隔△t要多長(zhǎng)？

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案