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在某一真空空间内建立xoy坐标系,从原点O处向第Ⅰ象限发射一比荷的带正电的粒子(...

在某一真空空间内建立xoy坐标系,从原点O处向第Ⅰ象限发射一比荷manfen5.com 满分网的带正电的粒子(重力不计),速度大小v=103m/s、方向与x轴正方向成30°角.
(1)若在坐标系y轴右侧加有匀强磁场区域,在第Ⅰ象限,磁场方向垂直xoy平面向外;在第Ⅳ象限,磁场方向垂直xoy平面向里;磁感应强度均为B=1T,如图(a)所示.求粒子从O点射出后,第2次经过x轴时的坐标x1
(2)若将上述磁场改为如图(b)所示的匀强磁场.在t=0到manfen5.com 满分网时,磁场方向垂直于xoy平面外;在manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网时,磁场方向垂直于xoy平面向里,此后该空间不存在磁场.在t=0时刻,粒子仍从O点以与原来相同的速度v射入,求粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标x2manfen5.com 满分网
(1)粒子在磁场中做半径相同的匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,由洛伦兹力提供向心力,结合几何关系,即可求解; (2)根据圆周运动的周期公式,由运动轨迹分时段,从而确定圆弧对应的圆心角,并根据几何关系,从而确定结果. 【解析】 (1)粒子在x轴上方和下方的磁场中做半径相同的匀速圆周运动,其运动轨迹如图(a)所示, 设粒子的轨道半径r,有① 代入数据得  r=0.1m   ② 由几何关系知x坐标为  x1=2r    ③ 代入数据得  x1=0.2m             ④ (2)设粒子在磁场中的圆周运动的周期为T.   则有⑤ 代入数据得:T=2π×10-4s     ⑥ 根据题意知粒子在t=0到内和 在到内在磁场中转过圆周弧所对的圆心角均为⑦ 粒子的运动轨迹应如图(b)所示 由几何关系得:x2=6r    ⑧ 代入数据得:x2=0.6m     ⑨ 答:(1)粒子从O点射出后,第2次经过x轴时的坐标x1=0.2m. (2)粒子从O点射出后第2次经过x轴时的坐标x2=0.6m.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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