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如图所示,在坐标系xoy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场,磁场方向垂直于xo...

如图所示,在坐标系xoy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场,磁场方向垂直于xoy面向里;第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E. 一质量为、带电量为的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限,经x轴上的Q点进入第一象限,随即撤去电场,以后仅保留磁场.已知OP=dOQ=2d,不计粒子重力.

1)求粒子过Q点时速度的大小和方向.

2)若磁感应强度的大小为一定值B0,粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限,求B0

3)若磁感应强度的大小为另一确定值,经过一段时间后粒子将再次经过Q点,且速度与第一次过Q点时相同,求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间.

 

(1),与x轴成45°角斜向上 (2)(3) 【解析】 试题(1)设粒子在电场中运动的时间为,加速度的大小为a,粒子的初速度为,过Q点时速度的大小为v,沿y轴方向分速度的大小为,速度与x轴正方向间的夹角为,由牛顿第二定律得 (1分) 由运动学公式得(1分) (1分) (1分) (1分) 联立以上各式(1分) (1分) (2) 设粒子做圆周运动的半径为,粒子在第一象限的运动轨迹如图所示,为圆心,由几何关系可知△O1OQ为等腰直角三角形,得(1分) 由牛顿第二定律得(1分) 联立可得(2分) (3)设粒子做圆周运动的半径为,由几何分析 (粒子运动的轨迹如图所示,、是粒子做圆周运动的圆心,Q、F、G、H是轨迹与两坐标轴的交点,连接、,由几何关系知,和均为矩形,进而知FQ、GH均为直径,QFGH也是矩形,又FH⊥GQ,可知QFGH是正方形,△QOG为等腰直角三角形)可知,粒子在第一、第三象限的轨迹均为半圆,得(1分) 粒子在第二、第四象限的轨迹为长度相等的线段,得(1分) 设粒子相邻两次经过Q点所用的时间为t,则有(1分) 联立可得(2分)
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考点分析:
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如图甲所示,间距为d、垂直于纸面的两平行板PQ间存在匀强磁场.取垂直于纸面向里为磁场的正方向,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻,一质量为m、带电荷量为+q的粒子(不计重力),以初速度Q板左端靠近板面的位置,沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区.当取某些特定值时,可使时刻入射的粒子经时间恰能垂直打在P板上(不考虑粒子反弹)。上述为已知量。

(1)若 ,求

(2)若,求粒子在磁场中运动时加速度的大小;

(3)若,为使粒子仍能垂直打在P板上,求

 

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如图所示,在坐标系Oxy的第一象限中存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.在其它象限中存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里.Ay轴上的一点,它到坐标原点O的距离为hCx轴上的一点,到O的距离为L.一质量为m,电荷量为q的带负电的粒子以某一初速度沿x轴方向从A点进入电场区域,继而通过C点进入磁场区域.并再次通过A点,此时速度方向与y轴正方向成锐角.不计重力作用.试求:

1)粒子经过C点速度的大小和方向;

2)磁感应强度的大小B

 

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甲所示,在光滑绝缘的水平桌面上建立一xoy坐标系,平面处在周期性变化的电场和磁场中,电场和磁场的变化规律如图乙所示(规定沿+y方向为电场强度的正方向,竖直向下为磁感应强度的正方向).在t=0时刻,一质量为10g、电荷量为0.1C的带电金属小球自坐标原点O处,以v0=2m/s的速度沿x轴正方向射出.已知E0=0.2N/C、B0=0.2T.求:

(1)t=1s末速度的大小和方向;

(2)1s~2s内,金属小球在磁场中做圆周运动的半径和周期;

(3)(2n-1)s~2ns(n=1,2,3,……)内金属小球运动至离x轴最远点的位置坐标.

 

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如图所示,质量为m,电荷量为e的电子从坐标原点O处沿xOy平面射入第一象限内,射入时的速度方向不同,但大小均为v0.现在某一区域内加一方向向外且垂直于xOy平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,若这些电子穿过磁场后都能垂直地射到与y轴平行的荧光屏MN上,求:

(1)电子从y轴穿过的范围;

(2)荧光屏上光斑的长度;

(3)所加磁场范围的最小面积.

 

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如图所示,在0≤xa0≤y范围内有垂直于xy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.坐标原点O处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子,它们的速度大小相同,速度方向均在xy平面内,与y轴正方向的夹角分布在0范围内.己知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a之间,从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一.求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的:

1)速度的大小;

2)速度方向与y轴正方向夹角的正弦.

 

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