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如圖所示,在平面直角坐標系xOy內(nèi),第Ⅰ象限有沿-y方向的勻強電場,第Ⅳ象限有垂直于紙面向外的勻強磁場.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子(重力不計)以初速度v0沿-x方向從坐標為(3l,l)的P點開始運動,接著進入磁場后由坐標原點O射出,射出時速度方向與y軸方向夾角為45°,求:

(1)粒子從O點射出時的速度v;

(2)電場強度E的大小;

(3)粒子從P點運動到O點所用的時間.

 

【答案】

(1)(2)(3)

【解析】

試題分析:帶電粒子在電場中做類平拋運動,進入磁場后做勻速圓周運動,最終由O點射出.(如圖)

(1) 根據(jù)對稱性可知,粒子在Q點時的速度大小與粒子在O點的速度大小相等,均為v,方向與-x軸方向成45°角,則有 

vcos45°=v0       (2分)    解得    (1分)

(2)在P到Q過程中,由動能定理得

     (2分)    解得E=    (2分)

(3)設(shè)粒子在電場中運動的時間為t1,則     (2分)

設(shè)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r,由幾何關(guān)系得

      (1分)

  (1分)

粒子在磁場中的運動時間為                 (1分)

由以上各式聯(lián)立求得粒子在由P到O過程中的總時間為    

考點:本題考查帶電粒子在復(fù)合場中的運動,

點評:綜合性較強,對學生能力的要求較高,關(guān)鍵要理清帶電粒子的運動規(guī)律.

 

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在平面直角坐標系xOy的第一象限內(nèi),有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B=2T.一對電子和正電子從O點沿紙面以相同的速度v射入磁場中,速度方向與磁場邊界0x成30.角,求:電子和止電子在磁場中運動的時間為多少?
(正電子與電子質(zhì)量為m=9.1×10-31kg,正電子電量為1.6×l0-19C,電子電量為-1.6×10-19C)

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在平面直角坐標系xOy的第II、III象限內(nèi)存在沿y軸負方向的勻強電場,場強E=50V/m;一圓心在O1點,半徑R=5cm的絕緣彈性圓筒在與y軸切點O處開有小孔a,筒內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場.現(xiàn)從P(-10cm,-5cm)處沿與x軸正向成45°方向發(fā)射比荷q/m=2×103C/kg的帶正電粒子,粒子都恰能通過原點O沿x軸正向射出電場并進入磁場.不計粒子重力,試求:
(1)粒子在P點的發(fā)射速度v;
(2)若粒子進入圓筒后與圓筒發(fā)生四次碰撞后又恰從孔a射出磁場,已知該帶電粒子每次與圓筒發(fā)生碰撞時電量和能量都不損失,求磁感應(yīng)強度B的大小.(可用三角函數(shù)表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在平面直角坐標系xoy中的第一象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于坐標平面向內(nèi)的有界圓形勻強磁場區(qū)域(圖中未畫出);在第二象限內(nèi)存在沿x軸負方向的勻強電場.一粒子源固定在x軸上的A點,A點坐標為(-L,0).粒子源沿Y軸正方向釋放出速度大小為v的電子,電子恰好能通過y軸上的C點,C點坐標為(0,2L),電子經(jīng)過磁場后恰好垂直通過第一象限內(nèi)與x軸正方向成15°角的射線ON(已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不考慮粒子的重力和粒子之間的相互作用).求:
(1)第二象限內(nèi)電場強度的大小;
(2)電子離開電場時的速度方向與y軸正方向的夾角
(3)在圖中畫出電子進入第一象限后的軌道.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在平面直角坐標系xoy的0≤x≤2L、0≤y≤L區(qū)域內(nèi)存在沿y軸正向的勻強電場,一質(zhì)量為m,電荷量為q,不計重力,帶正電的粒子以速度v0從坐標原點O沿x軸正向射入電場后,恰好從M(2L,L)點離開電場,粒子離開電場后將有機會進入一個磁感應(yīng)強度大小為B=
2mv0
qL
、方向垂直于紙面向外的矩形磁場區(qū)域,并最終從x軸上的N(4L,0)點與x軸正向成45°角離開第一象限,題中只有m、v0、q、L為已知量,求:
(1)勻強電場的電場強度e;
(2)粒子在第一象限內(nèi)運動的時間;
(3)如果粒子離開M點后有機會進入的是垂直紙面向里的矩形磁場,磁感應(yīng)強度大小仍然為B=
2mv0
qL
,粒子運動一段時間后仍然能從x軸上的N點與x軸正向成45°角離開第一象限,則該矩形區(qū)域的最小面積S.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在平面直角坐標系中有一個垂直紙面向里的圓形勻強磁場,其邊界過原點O和y軸上的點a(0,L)一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場,并從x軸上的b點射出磁場,此時速度方向與x軸正方向的夾角為60°.下列說法中正確的是(  )

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