练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网如图所示的平面直角坐标系，x轴水平，y轴竖直，第一象限内有磁感应强度大小为B，方向垂直坐标平面向外的匀强磁场；第二象限内有一对平行于x轴放置的金属板，板间有正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向沿y轴负方向，场强大小未知，磁场垂直坐标平面向里，磁感应强度大小也为B；第四象限内有匀强电场，电场方向与x轴正方向成45°角斜向右上方，场强大小与平行金属板间的场强大小相同．现有一质量为m，电荷量为q的粒子以某一初速度进入平行金属板，并始终沿x轴正方向运动，粒子进入第一象限后，从x轴上的D点与x轴正方向成45°角进入第四象限，M点为粒子第二次通过x轴的位置．已知OD距离为L，不计粒子重力．求：
    （1）粒子运动的初速度大小和匀强电场的场强大小．
    （2）DM间的距离．（结果用m、q、v0、L和B表示）
    分析：（1）、带点粒子在第二象限的金属板之间运动时，沿x轴的正方向运动，说明带电粒子在竖直方向上受力平衡，即受到的电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反；带电粒子进入第一象限后，在洛伦兹力的作用下做圆周运动，由几何关系确定圆心，并求出轨迹的半径，带电粒子做圆周运动的向心力是洛伦兹力．综上所述，列式即可求出带电粒子的初速度和电场强度的大小．
    （2）、经对带电粒子的受力情况和初速度的分析可知，带电粒子在第四象限内做类平抛运动，把位移沿垂直于电场的方向和沿电场的方向进行分解，在这两个方向上由运动学公式列式，结合几何关系，便可求出DM的距离．
    解答：解：
    （1）、粒子在板间受电场力和洛伦兹力做匀速直线运动，设粒子初速度为v0，由平衡条件有：
    qv0B=qE…①
    粒子在第一象限内做匀速圆周运动，圆心为O1，半径为R，轨迹如图，
    精英家教网由几何关系知：R=
    L
    cos45°
    =
    		2
    L    …②
    由牛顿第二定律和圆周运动的向心力公式有：qv0B = m
    v
    2
    0
    R
    …③
    由②③式解得：v0=
    		2
    qBL
    m
    …④
    由①④式解得：E=
    		2
    qB2L
    m
    …⑤
    （2）、由题意可知，粒子从D进入第四象限后做类平抛运动，轨迹如图，设粒子从D到M的运动时间为t，将运动分解在沿场强方向和垂直于场强的方向上，则粒子沿DG方向做匀速直线运动的位移为：
    .
    DG
    =v0t    …⑥
    粒子沿DF方向做匀加速直线运动的位移为：
    .
    DF
    =
    1
    2
    at2=
    Eqt2
    2m
    …⑦
    由几何关系可知：
    .
    DG
    =
    .
    DF
    ，
    .
    DM
    = 
    		2
     
    .
    DG
    …⑧
    由⑤⑥⑦⑧式可解得：
    .
    DM
    =
    2m2
    v
    2
    0
    q2B2L

    答：（1）粒子运动的初速度大小和匀强电场的场强大小为
    		2
    qB2L
    m
    ；
    （2）DM间的距离
    2m2
    v
    2
    0
    q2B2L
    ．
    点评：1、此类型的题首先要对物体的运动进行分段，然后对物体在各段中进行正确的受力分析和运动的分析，进行列式求解．
    2、洛伦兹力对电荷不做功，只是改变运动电荷的运动方向，不改变运动电荷的速度大小．
    3、带电粒子做匀速圆周运动的圆心、半径及运动时间的确定：
    ①、圆心的确定：因为洛伦兹力提供向心力，所以洛伦兹力总是垂直于速度的方向，画出带电粒子运动轨迹中任意两点（一般是射入磁场和射出磁场的两点）洛伦兹力的方向，其延长线的交点即为圆心．
    ②、半径的确定：半径一般都是在确定圆心的基础上用平面几何的知识求解，常常用到解三角形，尤其是直角三角形．
    ③、运动时间的确定：利用圆心角与弦切角的关系或者四边形的内角和等于360°计算出粒子所经过的圆心角θ的大小，用公式t=
    θ
    360°
    T    可求出运动时间．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    在地面上方某处的真空室里存在着水平方向的匀强电场，以水平向右和竖直向上为x轴、y轴正方向建立如图所示的平面直角坐标系．一质量为m、带电荷量为+q的微粒从点P（l，0）由静止释放后沿直线PQ运动．当微粒到达点Q（0，-l）的瞬间，突然将电场方向顺时针旋转90°，同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度的大小B=
    2m
    q
    g
    l
    ，该磁场有理想的下边界，其他方向范围无限大．已知重力加速度为g．求：
    （1）匀强电场的场强E的大小
    （2）欲使微粒不从磁场下边界穿出，该磁场下边界的y轴坐标值应满足什么条件？
    （3）求微粒从P点开始运动到第二次经过y轴所需要的时间．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网在地面上方某处的真空室里存在着水平方向的匀强电场，以水平向右和竖直向上为x轴、y轴正方向建立如图所示的平面直角坐标系．一质量为m、带电荷量为+q的微粒从点P（
    		3
    3
    l，0）由静止释放后沿直线PQ运动．当微粒到达点Q（0，-l）的瞬间，撤去电场，同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度的大小B=
    m
    q
    =
    3g
    2l
    ，该磁场有理想的下边界，其他方向范围无限大．已知重大加速度为g．求：
    （1）匀强电场的场强E的大小；
    （2）撤去电场加上磁场的瞬间，微粒所受合外力的大小和方向；
    （3）欲使微粒不从磁场下边界穿出，该磁场下边界的y轴坐标值应满足什么条件？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    在地面上方某处的真空室里存在着水平方向的匀强电场，以水平向右和竖直向上为x轴、y轴正方向建立如图所示的平面直角坐标系．一质量为m、带电荷量为+q的微粒从点P（，0）由静止释放后沿直线PQ运动．当微粒到达点Q（0，-l）的瞬间，撤去电场，同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度的大小，该磁场有理想的下边界，其他方向范围无限大．已知重大加速度为g．求：

    （1）匀强电场的场强E的大小；

    （2）撤去电场加上磁场的瞬间，微粒所受合外力的大小和方向；

    （3）欲使微粒不从磁场下边界穿出，该磁场下边界的y轴坐标值应满足什么条件?

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2011年江苏省栟茶高级中学高三物理第二次调研测试物理卷 题型：计算题

    在地面上方某处的真空室里存在着水平方向的匀强电场,以水平向右和竖直向上为x轴、y轴正方向建立如图所示的平面直角坐标系.一质量为m、带电荷量为+q的微粒从点P(l,0)由静止释放后沿直线PQ运动.当微粒到达点Q(0,-l)的瞬间,突然将电场方向顺时针旋转900,同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度的大小B=,该磁场有理想的下边界,其他方向范围无限大.已知重力加速度为g.求:

    【小题1】匀强电场的场强E的大小
    【小题2】欲使微粒不从磁场下边界穿出,该磁场下边界的y轴坐标值应满足什么条件?
    【小题3】求微粒从P点开始运动到第二次经过y轴所需要的时间。

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2013-2014北京市东城区高三第一学期期末教学统一检测物理试卷（解析版） 题型：计算题

    （12分）在地面上方某处的真空室里存在着水平向左的匀强电场，以水平向右和竖直向上为x轴、y轴正方向建立如图所示的平面直角坐标系。一质量为m、电荷量为+q的微粒从点P（，0）由静止释放后沿直线PQ运动。当微粒到达点Q（0，-l）的瞬间，撤去电场同时加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度的大小，该磁场有理想的下边界，其他方向范围无限大。已知重力加速度为g。求：

    （1）匀强电场的场强E的大小；

    （2）撤去电场加上磁场的瞬间，微粒所受合外力的大小和方向；

    （3）欲使微粒不从磁场下边界穿出，该磁场下边界的y轴坐标值应满足什么条件?

     

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案