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如图3所示,有垂直坐标平面的范围足够大的匀强磁场,磁感应强度为B,方向向里。一带正电荷量为q的粒子,质量为m,从O点以某一初速度垂直射入磁场,其轨迹与x、y轴的交点A、C到O点的距离分别为a、b。试求:(1)初速度方向与x轴夹角;(2)初速度的大小。

(1)(2)


解析:

(1)粒子垂直射入磁场,在xOy平面内做匀速圆周运动,如图4所示,OA、OC是圆周上的两条弦。做两条弦的垂直平分线,交点O1即为圆轨迹的圆心,以O1为圆心,

=R为半径画圆。正电荷在O点所受的洛仑兹力F的方向(与初速度垂直)和粒子的初速度v的方向(与垂直斜向上),也在图上标出。

设初速度方向与x轴的夹角为,由几何关系可知,∠O1OC=。在直角三角形OO1D中,有

 

(2)由直角三角形OO1D,粒子的轨道半径

粒子在磁场中运动有 

由上述两式可得 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoy,x轴沿水平方向,如图甲所示.第二象限内有一水平向右的匀强电场,场强为E1.坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场,电场方向竖直向上,场强E2=
E1
2
,匀强磁场方向垂直纸面.处在第三象限的某种发射装置(图中没有画出)竖直向上射出一个比荷
q
m
=102C/kg
的带正电的微粒(可视为质点),该微粒以v0=4m/s的速度从-x上的A点进入第二象限,并以v1=8m/s速度从+y上的C点沿水平方向进入第一象限.取微粒刚进入第一象限的时刻为0时刻,磁感应强度按图乙所示规律变化(以垂直纸面向外的磁场方向为正方向),g=10m/s2.试求:
(1)带电微粒运动到C点的纵坐标值h及电场强度E1
(2)+x轴上有一点D,OD=OC,若带电微粒在通过C点后的运动过程中不再越过y轴,要使其恰能沿x轴正方向通过D点,求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0为多少?
(3)要使带电微粒通过C点后的运动过程中不再越过y轴,求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积B0 T0应满足的关系?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图甲所示,在光滑绝缘水平面内的坐标系xoy中,在0≤x<1.0m区域内存在匀强磁场,磁感应强度B=2.0T,磁场方向垂直向里.一质量为m=1.0kg、边长为L=0.50m、总电阻为R=1.0Ω的正方形线框静止于xoy平面内,线框的一边与Y轴重合.现让线框在沿x轴正方向的外力F作用下,从静止开始以加速度a=1.0m/s2沿x轴正方向作匀加速直线运动.求:
(1)线框刚好全部出磁场前瞬间的发热功率P为多少?
(2)规定x正方向为F的正方向,试在图乙给出的坐标纸上作出外力F随时间t的图象(不要求有计算过程,但必须标明各段的起始坐标值,取
3
=1.7,
2
=1.4)

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图1所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距l=0.20m,电阻R=1Ω,有一质量为m=1kg的金属棒MN平放在轨道上,与两轨道垂直,金属棒及轨道的电阻可忽略不计,整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=5精英家教网T,现用拉力F平行轨道方向拉金属棒,使棒做初速为零的匀加速直线运动,加速度a=1m/s2,试求:
(1)第2s末安培力FA的大小;
(2)在2虚线方框内画出拉力F随时间t变化的图线(要标出坐标值);
(3)当拉力F=4N时,电路消耗的电功率;
(4)若拉力F的最大值为5N,流过电阻R的最大电流为多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲,相距为L=1m的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中,OO为磁场右边界,磁感应强度为B=2T,导轨右侧接有定值电阻R=4,导轨电阻忽略不计。在距OO 为L=1m处垂直导轨放置一质量为m=1kg、电阻不计的金属杆ab。

若ab杆在水平向右的恒力F作用下由静止开始向右运动,其速度-位移的关系图象如图乙所示(图中坐标值均为已知量),求

(1)恒力F大小是多少?

(2)在此过程中电阻R上产生的电热Q1是多少?

(3)ab杆在离开磁场前瞬间的加速度为多少?

 

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科目:高中物理 来源:2011—2012学年沈阳二中高二上学期12月月考物理试题 题型:计算题

如图甲,相距为L=1m的光滑平行金属导轨水平放置,导轨一部分处在垂直导轨平面的匀强磁场中,OO为磁场右边界,磁感应强度为B=2T,导轨右侧接有定值电阻R=4,导轨电阻忽略不计。在距OO为L=1m处垂直导轨放置一质量为m=1kg、电阻不计的金属杆ab。
若ab杆在水平向右的恒力F作用下由静止开始向右运动,其速度-位移的关系图象如图乙所示(图中坐标值均为已知量),求
(1)恒力F大小是多少?
(2)在此过程中电阻R上产生的电热Q1是多少?
(3)ab杆在离开磁场前瞬间的加速度为多少?

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