精英家教網(wǎng)如圖所示的區(qū)域中,左邊為垂直紙廈向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,右邊是一個電場強度大小未知的勻強電場,其方向平行于OC向上且垂直于磁場方向,在P點有一個放射源,在紙平面內(nèi)向各個方向放射出質(zhì)量為m、電荷量為-q速度大小相等的帶電粒子.有一初速度方向與邊界線的夾角θ=60°的粒子(如圖所示),恰好從O點正上方的小孔C垂直于OC射入勻強電場,最后打在Q點.已知OC=L,OQ=2L,不計粒子的重力,求:
(1)該粒子的初速度v0的大;
(2)電場強度E的大;
(3)從P點到Q點總的運動時間.
分析:帶電粒子先垂直進入勻強磁場做勻速圓周運動,正好垂直C點進入勻強電場被偏轉(zhuǎn)做類平拋運動.由幾何關(guān)系根據(jù)題意可求出圓弧運動的半徑,從而由磁感應(yīng)強度、質(zhì)量與電量可求出速度.粒子做類平拋運動后,由水平、豎直位移可求出加速度大小,從而確定電場強度.由圓弧的圓心角可確定運動時間與周期的關(guān)系,再利用勻速直線來求出在電場中的時間.
解答:解:(1)作出粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡圖,
由幾何關(guān)系得r+
r
2
=L
 
可得r=
2L
3

由向心力公式Bqv0=m
v
2
0
r
 
可得r=
mv0
Bq
 
聯(lián)立以上兩式可得v0=
2BqL
3m

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(2)粒子在電場中做類平拋運動,有v0t=2L 
  L=
Eqt2
2m
 
聯(lián)立以上兩式得E=
2B2qL
9m

(3)由題意得,粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)120°,
運動時間t1=
T
3
=
2πm
3Bq

在電場中運動時間t2=
2L
v0
=
3m
Bq
 
則總的運動時間為t=t1+t2=
(2π+9)m
3Bq
點評:粒子在磁場中做勻速圓周運動,解題步驟:定圓心、畫軌跡、求半徑.粒子在電場中做類平拋運動,解題方法:電場強度方向做勻加速直線運動,垂直電場強度方向做勻速直線運動.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示的直角坐標(biāo)系中,在直線x=-2l0到y(tǒng)軸區(qū)域內(nèi)存在著兩個大小相等、方向相反的有界勻強電場,其中x軸上方的電場方向沿y軸負方向,x軸下方的電場方向沿y軸正方向.在電場左邊界上A(-2l0,-l0)到C(-2l0,0)區(qū)域內(nèi),連續(xù)分布著電量為+q、質(zhì)量為m的粒子.從某時刻起由A點到C點間的粒子,依次連續(xù)以相同的速度v0沿x軸正方向射入電場.若從A點射入的粒子,恰好從y軸上的A'(0,l0)沿x軸正方向射出電場,其軌跡如圖.不計粒子的重力及它們間的相互作用.求:
(1)勻強電場的電場強度E;
(2)AC間還有哪些位置的粒子,通過電場后也能沿x軸正方向運動?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)測量木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置如圖所示,長木板處于水平,裝砂的小桶通過細線繞過定滑輪與木塊連接,細線的長度大于桌面的高度,木塊可以拖動紙帶運動,打點計時器在紙帶上打下一系列的點.
實驗時接通打點計時器的電源,放手后,裝砂小桶帶動木塊一起運動,小桶與地面接觸之后,木塊還要在木板上繼續(xù)運動一段距離后停下,打點計時器在紙帶上打下一系列的點,如圖所示.紙帶的左端與木塊相連,并用虛線框標(biāo)出了A、B兩個區(qū)域,為了求得木塊與長木板間的動摩擦因數(shù),應(yīng)選取
 
區(qū)域的數(shù)據(jù)計算出木塊運動的加速度的大。ㄓ胊表示),由此計算動摩擦因數(shù)的公式是μ=
 

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(2)小明設(shè)計了如圖所示的電路測量電壓表的內(nèi)阻RV,所用器材有:
待測電壓表V,量程為3V,內(nèi)阻RV約3kΩ
電流表A,量程為2mA,內(nèi)阻RA約0.1Ω
滑動變阻器R最大阻值50Ω,額定電流1.5A
電源E電動勢為6V,內(nèi)阻約0.5Ω
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(a)小明設(shè)計的電路
 
(填“能”或“不能”)測出電壓表的內(nèi)阻.若能,請將圖中的實物連接成實驗電路;若不能,請改造這個電路,利用這些器材測量電壓表的內(nèi)阻,并將圖中的實物連接成實驗電路.
(b)說明實驗應(yīng)該測的物理量有
 
,電壓表內(nèi)阻的計算式RV=
 

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科目:高中物理 來源:2014屆廣東省肇慶市高三第一學(xué)期期末質(zhì)量檢測物理試卷(解析版) 題型:計算題

(18分) 如圖所示,區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強電場,電場強度為E; 區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面向里的水平勻強磁場,磁感應(yīng)強度為2B。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負電粒子(不計重力)從左邊界O點正上方的M點以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進入Ⅲ區(qū)域的勻強磁場中。

求:(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強磁場中運動的軌道半徑;

(2)O、M間的距離;

(3)粒子從第一次進入?yún)^(qū)域Ⅲ到離開區(qū)域Ⅲ所經(jīng)歷的時間t3

 

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,區(qū)域Ⅰ中有豎直向上的勻強電場,電場強度為E; 區(qū)域Ⅱ內(nèi)有垂直紙面向外的水平勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B;區(qū)域Ⅲ中有垂直紙面向里的水平勻強磁場,磁感應(yīng)強度為2B。一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶負電粒子(不計重力)從左邊界O點正上方的M點以速度v0水平射入電場,經(jīng)水平分界線OP上的A點與OP成60°角射入Ⅱ區(qū)域的磁場,并垂直豎直邊界CD進入Ⅲ區(qū)域的勻強磁場中。
求:(1)粒子在Ⅱ區(qū)域勻強磁場中運動的軌道半徑;

(2)O、M間的距離;

(3)粒子從第一次進入?yún)^(qū)域Ⅲ到離開區(qū)域Ⅲ所經(jīng)歷的時間t3。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,一直角三角形金屬框(有一定電阻),向左勻速穿過一個方向垂直于紙面向里的梯形勻強磁場區(qū),磁場僅限于如圖所示的區(qū)域內(nèi),該區(qū)域延長線所圍成的三角形與金屬框是全等三角形,且金屬框的一個頂點與磁場區(qū)域的下邊在一直線上,上面的直角邊與下面的虛線平行。磁場區(qū)寬度是下面直角邊的一半.若取順時針方向為電流的正方向,則金屬框穿過磁場過程中能正確描繪感應(yīng)電流隨時間變化的圖象是(    )

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