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如图所示,一个质量为m、电荷量为q的正离子,在D处沿图示方向以一定的速度射入磁感...

如图所示,一个质量为m、电荷量为q的正离子,在D处沿图示方向以一定的速度射入磁感应强度为B的匀强磁场中,此磁场方向是垂直纸面向里.结果离子正好从距A点为d的小孔C沿垂直于电场方向进入匀强电场,此电场方向与AC平行且向上,最后离子打在G处,而G处距A点2d(AG⊥AC).不计离子重力,离子运动轨迹在纸面内.求:
(1)此离子在磁场中做圆周运动的半径r;
(2)离子从D处运动到G处所需时间为多少;
(3)离子到达G处时的动能为多少.

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(1)画出离子的运动轨迹,由几何知识求出离子在磁场中做圆周运动的半径r. (2)离子在磁场中由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律和圆周运动公式结合可求出半径和周期.找出离子在磁场中圆周运动时轨迹所对应的圆心角,可求得时间.离子进入电场后做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速运动,由运动学公式即可求出离子在电场中运动的时间.即能求出总时间. (3)由牛顿第二定律和运动学公式可求出离子在电场中偏转的距离,根据动能定理求出离子到达G处时的动能. 【解析】 (1)正离子的运动轨迹如图所示,离子圆周运动半径r满足:    r+rcos 60°=d 解得:r=d (2)设离子在磁场中运动的速度为v,则有    qvB=m 得,r= 离子在磁场中运动的周期为  T== 根据轨迹得:离子在磁场中做圆周运动的时间为:   t1=T=, 离子从C运动到G做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,所需的时间t2= 由r=d=得,t2== 故离子从D→C→G的总时间为:   t=t1+t2=. (2)设电场强度为E,对离子在电场中的运动过程,有:   qE=ma,d=at22 由动能定理得:Eq•d=EkG-mv2 解得:EkG=. 答: (1)此离子在磁场中做圆周运动的半径r为d; (2)离子从D处运动到G处所需时间为; (3)离子到达G处时的动能为.
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考点分析:
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A、两细绳的夹角必须成90°,以便于算出两细绳的合力
B、橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C、在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
D、只用弹簧秤通过细绳拉橡皮筋时,结点O达到的位置应与钩码、弹簧秤同时拉时相同
(2)图中OC与橡皮筋延长线的夹角为α,细绳OB与橡皮筋延长线的夹角为β,且α+β>90°,下列操作正确的是______
A、增加钩码个数后,为使结点位置不变,应减小β,同时减小弹簧秤的拉力
B、增加钩码个数后,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧秤的拉力
C、保持钩码个数不变,将钉子向左移动一些,为使结点位置不变,应增大β,同时增大弹簧秤的拉力
D、保持钩码个数不变,将钉子向左移动一些,为使结点位置不变,应减小β,同时增大弹簧秤的拉力.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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