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如图所示,坐标系xOy位于竖直平面内,在该区域内有场强E=12N/C、方向沿x轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、沿水平方向且垂直于xOy平面指向纸里的匀强磁场.一个质量m=4×10-5kg,电量q=2.5×10-5C带正电的微粒,在xOy平面内做匀速直线运动,运动到原点O时,撤去磁场,经一段时间后,带电微粒运动到了x轴上的P点.取g=10m/s2,求:
(1)微粒运动到原点O时速度的大小和方向;
(2)P点到原点O的距离.
(1)微粒运动到O点之前要受到重力、电场力和洛伦兹力作用,
在这段时间内微粒做匀速直线运动,说明三力合力为零.由此可得
(Bqv)2=(qE)2+(mg)2,代入数据解得:v=10m/s,
速度v与重力和电场力的合力的方向垂直.设速度v与x轴的夹角为θ,
则:tanθ=
FE
mg
,代入数据得:tanθ=
3
4
,即θ=37°;
(2)微粒运动到O点后,撤去磁场,微粒只受到重力、电场力作用,
其合力为一恒力,且方向与微粒在O点的速度方向垂直,所以微粒做类平抛运动,
可沿初速度方向和合力方向进行分解.
设沿初速度方向的位移为s1,沿合力方向的位移为s2
在初速度方向上:s1=vt,
在合力方向上:s2=
1
2
FE2+(mg)2
m
t2

OP间的距离:OP=
s1
cosθ

联立解得P点到原点O的距离:OP=15m;
答:(1)粒子运动的速度大小为10m/s,方向与x轴夹角为37度;
(2)P点到原点O的距离为15m.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,宽h=2cm的有界匀强磁场的纵向范围足够大,磁感应强度的方向垂直纸面向内,现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场,若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r=5cm,则(  )
A.右边界:-4cm<y<4cm有粒子射出
B.右边界:y>4cm和y<-4cm有粒子射出
C.左边界:y>8cm有粒子射出
D.左边界:0<y<8cm有粒子射出

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图,一个质量为m,电荷量为q的带电粒子从A孔以初速度v0垂直于AO进入磁感应强度为B的匀强磁场中,并恰好从C孔垂直于OC射入匀强电场中,电场方向跟OC平行
(OC⊥AD),最后打在D点,且OD=2 OC.不计重力,求:
(1)粒子自A运动到D点所需时间;
(2)粒子抵达D点时的动能.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,横截面是边长为a的等边三角形的管道内有垂直于纸面向里的匀强磁场,N为处于三角形一边中点的小孔.管道外有方向竖直向下,电场强度为E的匀强电场.质量为m、电荷世为q的带止电粒子自M点以水平初速度v0进入电场区域,已知粒子恰好从N孔垂直该边进入磁场区域,粒子与管道发生两次碰撞后仍从N孔射出,设粒子与管道碰撞过程中没有能量损失,且电荷量保持不变,不计粒子重力,求:
(1)粒子由M到N的水平距离;
(2)磁场的磁感应强度B;
(3)粒子由M点出发到第二次到达N孔所用的时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计).则下列说法正确的是(  )
A.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短
B.若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大
C.若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短
D.若v一定,θ越大,则粒子在离开磁场的位置距O点越远

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场,同一种带电粒子从O点射入磁场.当入射方向与x轴正方向夹角α=45°时,速度为V1,V2的两个粒子分别从a.b两点射出磁场.当α为60°时,为了使速度为V3的粒子从a,b的中点c射出磁场,则速度V3应为(  )
A.
1
2
(V1+V2
B.
2
2
(V1+V2
C.
3
3
(V1+V2
D.
6
6
(V1+V2

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,xOy平面内半径为R的圆O'与y轴相切于原点O.在该圆形区域内,有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场.一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)从O点沿x轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经T0时间从P点射出.
(1)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经
T0
2
时间恰从圆形区域的边界射出.求电场强度的大小和粒子离开电场时速度的大小;
(2)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的2倍,求粒子在磁场中运动的时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

在直角坐标系xOy中,第一象限内存在沿y轴负方向的有界电场,其中的两条边界分别与Ox、Oy重合,电场强度大小为E.在第二象限内有垂直纸面向外的有界磁场(图中未画出),磁场边界为矩形,其中的一个边界与y轴重合,磁感应强度的大小为B.一质量为m,电量为q的正离子,从电场中P点以某初速度沿-x方向开始运动,经过坐标(0,L)的Q点时,速度大小为υQ=
BqL
3m
,方向与-y方向成30°,经磁场偏转后能够返回电场,离子重力不计.求:
(1)正离子在P点的初速度;
(2)矩形磁场的最小宽度;
(3)离子在返回电场前运动的最长时间.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,在以坐标原点O为圆心,半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里.一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射人,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出.
(1)电场强度的大小和方向.
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射人,经
t0
2
时间恰从半圆形区域的边界射出,求粒子运动加速度大小
(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入但速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间.

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