练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    如图所示，xoy平面内，在y轴左侧某区域内有一个方向竖直向下，水平宽度为l=2
    		3
    ×10-2    m，电场强度为E=1.0×104N/C的匀强电场．在y轴右侧有一个圆心位于x轴上，半径为r=0.01m的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.01T，坐标为x0=0.04m处有一垂直于x轴的面积足够大的荧光屏PQ．今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+x方向射入电场，穿过电场时恰好通过坐标原点，速度大小为v=2×106m/s，方向与x轴成30°角斜向下，若粒子的质量为m=1.0×10-20kg，电量为q=1.0×10-10C，试求：
    （1）粒子射入电场时的坐标位置和初速度；
    （2）若圆形磁场可沿x轴移动，圆心O′在x轴上的移动范围为（0.01m，+∞），由于磁场位置的不同，导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同，试求粒子打在荧光屏上的范围．
    分析：（1）粒子沿AB方向进入电场后做类平抛运动，将射出电场的速度进行分解，根据沿电场方向上的速度，结合牛顿第二定律求出运动的时间，从而得出类平抛运动的水平位移和竖直位移，即得出射入电场的坐标．射出速度在垂直于电场方向上的速度等于初速度的大小．
    （2）随着磁场向右移动荧光屏光点位置逐渐下移，当v方向与磁场圆形区域相切，此后，粒子将打在荧光屏的同一位置．根据粒子在匀强磁场中的半径公式，结合几何关系求出粒子打在荧光屏上的范围．
    解答：解：（1）粒子沿AB方向进入电场后做类平抛运动，在O点将v沿x、y方向分解得：
    vx=vcos30°．
    vy=vsin30°
    根据牛顿第二定律a=
    qE
    m
    =
    1×10-10×104
    10-20
    m/s2=1×1014m/s2    ．
    根据t=
    vy
    a
    =
    2×106×
    1
    2
    1×1014
    s=1×10-8s    ．
    则x=vxt=2×106×
    		3
    2
    ×1×10-8    m=
    		3
    ×10-2m    ．
    y=
    vy2
    2a
    =
    (1×106)2
    2×1014
    m=5×10-3m    ．
    则粒子射入电场时的坐标位置为(-
    		3
    ×10-2m，5×10-3m)    ．
    初速度v0=vx=2×106×
    		3
    2
    m/s=
    		3
    ×106m/s    ．
    （2）洛仑兹力提供向心力，则qvB=m
    v2
    R
    得：R=
    mv
    qB
    =2×10-2m
    由几何关系知此时出射位置为D点，轨迹如图，荧光屏最高端的纵坐标为：L1=2rtan30°=
    2
    		3
    3
    r≈1.15m
    随着磁场向右移动荧光屏光点位置逐渐下移，当v方向与磁场圆形区域相切，此后，粒子将打在荧光屏的同一位置．
    其最低的纵坐标为：L2=4rtan30°=
    4
    		3
    3
    r≈2.31m    ．
    答：（1）粒子射入电场时的坐标位置为(-
    		3
    ×10-2m，5×10-3m)    ．初速度为
    		3
    ×106m/s    ．
    （2）粒子打在荧光屏上的范围为[-2.31m，1.15m]．
    点评：本题考查粒子在电场中类平抛运动和在磁场中的匀速圆周运动，对学生几何能力要求较高，能够找出问题的临界情况是解决本题的关键．
    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：

    （2010?云南模拟）如图所示，xOy平面内，第二象限匀强电场方向水平向右，第一象限匀强电场方向竖直向下，场强大小相等，设为E．x轴下方区域有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度设为B，图中OP直线与纵轴的夹角α=45°，一带正电的粒子从OP直线上某点A（-L，L）处由静止释放，重力不计．设粒子质量为m，带电量为q，E、B、m、q均未知，但已知各量都使用国际制单位时，从数值上有B=
    4mE
    q
    ．
    （1）求粒子进入磁场时与x轴交点处的横坐标；
    （2）求粒子进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角；
    （3）如果在OP直线上各点释放许多个上述带电粒子（不计粒子间的相互作用），试证明各带电粒子进入磁场后做圆周运动的圆心点的集合为一抛物线．（提示：写出圆心点坐标x、y的函数关系）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示的xoy平面区域内存在电场，一个正电荷先后两次从C点分别沿直线被移动到A点和B点，在这两个过程中，均需克服电场力做功，且做功的数值相等．那么这一区域内的电场可能是（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示的xOy平面内有一半径为R、以坐标原点O为圆心的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，在直线x=R和x=R+L之间有向y轴负方向的匀强电场，在原点O处有一离子源向y轴正方向发射速率为v0的带电离子，离子射出磁场一段时间后进入电场，最终从x轴上的P（R+L，0）点射出电场，不计离子重力，求电场强度E与磁感应强度B的比值．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网如图所示为xOy平面内沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图象，波速为1cm/s，此时P点沿+y轴方向运动，则下列说法正确的是（　　）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网在如图所示的xoy平面内（y轴的正方向竖直向上）存在着水平向右的匀强电场，有带正电的小球自坐标原点O沿y轴的正方向竖直向上抛出，它的初动能为5J，不计空气阻力，当它上升到最高点M时，动能为4J．
    （1）试分析说明带电小球被抛出后沿竖直方向和水平方向分别做什么运动；
    （2）若带电小球落回到x轴上的P点，在图中标出P点的位置，并大致绘出其轨迹；
    （3）求带电小球到达P点的动能．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案