精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
平面直角坐标系xOy中,第1象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成60°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点与y轴正方向成600角射出磁场,如图所示.不计粒子重力,求
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R;
(2)粒子从M点运动到P点的总时间t;
(3)匀强电场的场强大小E.

(1)设粒子过N点时的速度为v,根据平抛运动的速度关系
v=
v0
cos60°

分别过N、P点作速度方向的垂线,相交于Q点,则Q是粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心,根据牛顿第二定律 qvB=
mv2
R

联立①②解得轨道半径 R=
2mv0
qB

(2)设粒子在电场中运动的时间为t1,有 ON=v0t1
由几何关系得 ON=Rsin30°+Rcos30°⑤
联立③④⑤解得 t1=
(1+
3
)m
qB

粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T=
2πm
qB

由几何关系知∠NQP=150°,设粒子在磁场中运动的时间为t2
t2=
150°
360°
T⑧
联立⑦⑧解得 t2=
5πm
6qB

故粒子从M点运动到P点的总时间 t=t1+t2=(1+
3
+
6
m
qB

(3)粒子在电场中做类平抛运动,设加速度为a,运动时间为t
由牛顿第二定律:qE=ma (11)
设沿电场方向的分速度为vy
vy=at(12)
粒子在电场中x轴方向做匀速运动,由图根据粒子在磁场中的运动轨迹可以得出:
粒子在x轴方向的位移:Rsin30°+Rcos30°=v0t (13)
又:vy=v0tan60°(14)
联立(11)(12)(13)(14)可以解得E=
(3-
3
)v0B
2

答:(1)粒子在磁场中运动的轨道半径为
2mv0
qB

(2)粒子从M点运动到P点的总时间为(1+
3
+
6
m
qB

(3)匀强电场的场强大小为
(3-
3
)v0B
2

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,一质量为m,带电荷量为+q的粒子以速度O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,粒子飞出磁场区域后,从点b处穿过x轴,速度方向与x轴正方向的夹角为30°,同时进入场强为E、方向沿x轴负方向成60°角斜向下的匀强电场中,通过了b点正下方的c点,如图所示.粒子的重力不计,试求:
⑴圆形匀强磁场的最小面积.
⑵粒子在磁场中运动的时间.
c点到b点的距离d

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

地球周围有磁场,由太空射来的带电粒子在此磁场中的运动称为磁漂移。以下描述的是一种假设的磁漂移运动。一带正电的粒子在x=0、y=0处沿y方向以某一速度v0运动,空间存在垂直于图中纸面向外的匀强磁场,在y>0的区域中,磁感强度为B1,在y<0的区域中磁感强度为B2B2>B1,如图所示。
⑴ 把粒子在出发点x=0处作为第0次过x轴,试求粒子到第n次过x轴整个过程中,在x轴方向的平均速度vv0之比,n只取奇数。
⑵ 若B2B1= 4,当n很大时,vv0趋于何值。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,带负电的小球静止在水平放置的平行板电容  器两板间,距下板0.8 cm,两板间的电势差为300 V.如果两板间电势差减小到60 V,则带电小球运动到极板上需多长时间?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(16分)如图所示,相距的AB、CD两直线间的区域存在着两个大小不同、方向相反的有界匀强电场,其中PT上方的电场的场强方向竖直向下,PT下方的电场的场强方向竖直向上,在电场左边界AB上宽为的PQ区域内,连续分布着电量为、质量为的粒子。从某时刻起由Q到P点间的带电粒子,依次以相同的初速度沿水平方向垂直射入匀强电场中,若从Q点射入的粒子,通过PT上的某点R进入匀强电场后从CD边上的M点水平射出,其轨迹如图,若MT两点的距离为。不计粒子的重力及它们间的相互作用。试求:
(1)电场强度
(2)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能垂直CD边水平射出,这些入射点到P点的距离有什么规律?
(3)有一边长为、由光滑绝缘壁围成的正方形容器,在其边界正中央开有一小孔S,将其置于CD右侧,若从Q点射入的粒子经AB、CD间的电场从S孔水平射入容器中。欲使粒子在容器中与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失),并返回Q点,在容器中现加上一个如图所示的匀强磁场,粒子运动的半径小于,磁感应强度的大小还应满足什么条件?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,带有正电荷的A粒子和B粒子同时以同样大小的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点分别以30°和60°(与边界的夹角)射入磁场,又恰好都不从另一边界飞出,则下列说法中正确的是(  )
A.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是
1
3
B.A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是
3
C.A、B两粒子的
q
m
之比是
3
D.A、B两粒子的
q
m
之比是
2+
3
3

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

如图所示,离子源S产生质量为m,电荷量为q的离子,离子产生出来的速度很小,要以看做速度为0,产生的离子经过电压U加速后,进入磁感强度为B的一匀强磁场,沿着半圆周运动到达P点,测得P点到入口处S1的距离为L,则N极板为______极板,此离子荷质比
q
m
=______.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

在平面直角坐标系xOy中,第Ⅰ象限存在沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为E.第Ⅲ、第Ⅳ象限-d≤y≤0内存在垂直于坐标平面向内的匀强磁场.一质量为m、电荷量为-q的带负电的粒子从y轴上的M点以速度υ0垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成θ=60°角射入磁场,恰好不会从磁场的下边界射出磁场,如图所示.不计粒子的重力,求
(1)M、N两点间的电势差U;
(2)磁场的磁感应强度大小B;
(3)粒子从M点运动到第一次离开磁场的总时间t.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一个不计重力的带负电的粒子以速度v由坐标原点射入磁感应强度为B的匀强磁场中,速度方向与x轴、y轴均成45°,已知该粒子电量为-q,质量为m,则该粒子通过x轴和y轴时的坐标分别是(  )
A.x=
2
mv
qB
y=-
2
mv
qB
B.x=-
2
mv
qB
y=
2
mv
qB
C.x=2
mv
qB
,y=0
D.x=0,y=2
mv
qB

查看答案和解析>>

同步练习册答案