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如图所示,某一真空空间内充满着相互垂直的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强...

如图所示,某一真空空间内充满着相互垂直的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,且电场和磁场根据需要可同时存在或单独存在.在此空间中建立Oxyz空间直角坐标系,且xOy位于水平面,
(1)若电场和磁场同时存在,且B和E的方向分别与x轴和y轴正方向相同时,有一电量为+q的带电粒子(重力不计)由坐标原点O沿z轴正方向进入该区域后做匀速直线运动,则该粒子运动速度v为多大?
(2)若有一电量为+q的带电粒子(重力不计)由坐标原点O沿z轴正方向以(1)问中的速度v进入该区域后,仅存在电场,且E的方向沿y轴正方向,当粒子运动方向与z轴正方向的夹角满足tanmanfen5.com 满分网时,撤去电场.经过一段时间后仅加上磁场,且B的方向为x轴的负方向,粒子在以后的运动中正好能与 y 轴相切.问粒子在无电、磁场时的运动时间为仅受电场力作用时间的多少倍?
(3)若电场和磁场同时存在,且B和E的方向分别与x轴和y轴正方向相同时,有一质量为m、带电量为+q的带电小球在yOz平面内做匀速率运动,试判断该小球的运动性质并计算其运动速率.

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(1)重力不计,粒子进入场区做匀速直线运动时,受到的洛伦兹力与电场力平衡,由平衡条件列式可求得速度v; (2)设电场力作用时间为t1,无电、磁场时的运动时间为t2.有电场时,粒子做类平抛运动,据题意,粒子运动方向与z轴正方向的夹角满足tan时撤去电场,由速度的分解求得粒子沿y轴和z轴两个方向分速度之比.粒子沿z轴方向做匀速直线运动,AO在z轴上的分位移为 z=v(t1+t2),又根据几何关系得:z=R+Rsinθ=1.6R,而粒子圆周运动的半径R=,联立即可解得时间之比. (3)小球做匀速直线运动,根据平衡条件列式求速率. 【解析】 (1)由题,粒子进入场区做匀速直线运动时,受到的洛伦兹力与电场力平衡,则有 qE=qvB 解得,v= (2)画出粒子在yOz平面内的轨迹如图所示.设电场力作用时间为t1,无电、磁场时的运动时间为t2. 当粒子在电场中运动方向与z轴正方向的夹角满足tan时,则有   == 解得,t1== AO在z轴上的分位移为 z=v(t1+t2) ① 由图中几何关系得    AO在z轴上的分位移为 z=R+Rsinθ=1.6R=== ② 由①、②得:t1+t2=,t2=, 所以= (3)小球做匀速直线运动,则=qvB 解得,v= 答: (1)粒子运动速度v为. (2)粒子在无电、磁场时的运动时间为仅受电场力作用时间的倍? (3)小球的运动性质是匀速直线运动,其运动速率为.
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考点分析:
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该过程的核衰变反应方程为______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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