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如下图甲所示,在以O为坐标原点的xOy平面内,存在着范围足够大的电场和磁场。一个...

如下图甲所示,在以O为坐标原点的xOy平面内,存在着范围足够大的电场和磁场。一个带正电小球在0时刻以v0=3gt0的初速度从O点沿+x方向(水平向右)射入该空间,在t0时刻该空间同时加上如下图乙所示的电场和磁场,其中电场沿+y方向(竖直向上),场强大小6ec8aac122bd4f6e,磁场垂直于xOy平面向外,磁感应强度大小6ec8aac122bd4f6e。已知小球的质量为m,带电量为q,时间单位t0,当地重力加速度g,空气阻力不计。试求:

1.12t0末小球速度的大小。

2.在给定的xOy坐标系中,大体画出小球在0到24t0内运动轨迹的示意图。

3.30t0内小球距x轴的最大距离。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

 

1.gt0; 2.如下图所示 3. 【解析】(1)0~t0内,小球只受重力作用,做平抛运动。当同时加上电场和磁场时,电场力:F1=qE0=mg,方向向上(1分)因为重力和电场力恰好平衡,所以在电场和磁场同时存在时小球只受洛伦兹力而做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律有:(1分) 运动周期, 联立解得T=2t0(1分) 电场、磁场同时存在的时间正好是小球做圆周运动周期的5倍,即在这10t0内,小球恰好做了5个完整的匀速圆周运动。所以小球在t1=12 t0时刻的速度相当于小球做平抛运动t=2t0时的末速度。 vy1=g·2t0=2gt0(1分)所以12t0末(1分) (2)24t0内运动轨迹的示意图如右图所示。(2分) (3)分析可知,小球在30t0时与24t0时的位置相同,在24t0内小球做了t2=3t0的平抛运动,和半个圆周运动。 23t0末小球平抛运动的竖直分位移大小为: (1分)竖直分速度vy2=3gt0(1分) 所以小球与竖直方向的夹角为θ=45°,速度大小为(1分) 此后小球做匀速圆周运动的半径(1分) 30t0末小球距x轴的最大距离:=(1分)
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考点分析:
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如图,平行金属板倾斜放置,AB长度为L,金属板与水平方向的夹角为θ,一电荷量为-q、质量为m的带电小球以水平速度v0进入电场,且做直线运动,到达B点。离开电场后,进入如下图所示的电磁场(图中电场没有画出)区域做匀速圆周运动,并竖直向下穿出电磁场,磁感应强度为B。试求:

1.带电小球进入电磁场区域时的速度v。

2.带电小球在电磁场区域做匀速圆周运动的时间。

3.重力在电磁场区域对小球所做的功。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如下图,在xOy坐标系的第一象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B,E的大小为1.0×103V/m,方向未知,B的大小为1.0T,方向垂直纸面向里;第二象限的某个圆形区域内,有方向垂直纸面向里的匀强磁场B′。一质量m=1×10-14kg、电荷量q=1×10-10C的带正电微粒以某一速度v沿与x轴负方向60°角从A点沿直线进入第一象限运动,经B点即进入处于第二象限内的磁场B′区域,一段时间后,微粒经过x轴上的C点并与x轴负方向成60°角的方向飞出。已知A点的坐标为(10,0),C点的坐标为(-30,0),不计粒子重力,g取10m/s2

1.请分析判断匀强电场E的方向并求出微粒的运动速度v;

2.匀强磁场B′的大小为多大?

3.B′磁场区域的最小面积为多少?

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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中国电磁炮研制方面与欧美西方国家在同一起跑线上,限于技术和人才原因中国电磁炮研制会稍比西方国家慢几年,但在某些技术上将会比美国电磁炮更精进。电磁炮是利用磁场对电流的作用力把电能转化为机械能,使炮弹发射出去的。如下图所示,把两根长为s,互相平行的铜制轨道放在磁场中,轨道之间放有质量为m的炮弹,炮弹架在长为L、质量为M的金属架上,已知金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比,当有恒定的大电流I1通过轨道和炮弹时,炮弹与金属架在磁场力的作用下,获得速度v1时加速度为a,当有恒定的大电流I2通过轨道和炮弹时,炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道,则垂直于轨道平面的磁感强度为多少?

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如右图所示,一束粒子(不计重力,初速度可忽略)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域I,再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ,其中磁场的方向如图所示,收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。则                                                                  (     )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.该装置可筛选出具有特定质量的粒子

B.该装置可筛选出具有特定电量的粒子

C.该装置可筛选出具有特定速度的粒子

D.该装置可筛选出具有特定动能的粒子

 

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如右图所示,距水平地面高度为3h处有一竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B,从距地面4h高处的A点以初速度v0水平抛出一带电小球(可视作质点),带电小球电量为q,质量为m,若q、m、h、B满足关系式6ec8aac122bd4f6e,则小球落点与抛出点A的水平位移S是                                                         (     )

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A .6ec8aac122bd4f6e                        B.6ec8aac122bd4f6e

C.6ec8aac122bd4f6e                        D.6ec8aac122bd4f6e

 

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