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如图,在xOy平面第一象限整个区域分布一匀强电场,电场方向平行y轴向下.在第四象限内存在一有界匀强磁场,左边界为y轴,右边界为的直线,磁场方向垂直纸面向外.一质量为m、带电荷量为+q的粒子从y轴上P点以初速度v0垂直y轴射人匀强电场,在电场力作用下从x轴上Q点以与x轴正方向成450角进入匀强磁场.已知OQ=l,不计粒子重力.求:

(1)P点的纵坐标;
(2)要使粒子能再次进入电场,磁感应强度B的取值范围.
(1)(2)
(1)设粒子进入磁场时y方向的速度为vy,则:
          ………………①
设粒子在电场中运动时间为t,有:
        ………………②
        ………………③
联解①②③得:
         ………………④
(2)作出粒子刚好能再进入电场的轨迹如图所示。  ………………⑤

设此时的轨迹半径为r,由几何关系有:
    ………………⑥
粒子在磁场中的速度:
        ………………⑦
根据牛顿定第二定律:
          ………………⑧
联解⑥⑦⑧得:
      ………………⑨
要使粒子能再进入电场,磁感应强度B的范围………………⑩
评分参考意见:本题共12分,其中①②③④⑥⑦⑨⑩式各1分,⑤⑧式各2分;若有其他合理解法且答案正确,可同样给分。
本题考查带电粒子在复合场中的运动,先根据粒子在电场中的类平抛运动求出进入磁场时的速度大小和方向,再根据找圆心求半径的思路求解
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(10分).如图所示,金属杆,在竖直平面内贴着光滑平行金属导轨下滑,导轨的间距,导轨上端接有的电阻,导轨与金属杆的电阻不计,整个装置处于的水平匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面.当金属杆下滑时,每秒钟有的重力势能减少,求杆下滑的速度的大小(不计空气阻力).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图所示,在y>0的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向;在y<0的空间中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向里.一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为V0,方向沿x轴正方向;然后,经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场,并经过y轴上y=-2h处的P3点.不计重力.求:

(1)电场强度的大小.
(2)粒子到达P2时速度的大小和方向.
(3)磁感应强度的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,cd、ef是两根电阻不计的光滑金属轨道,其所在的平面与水平面间的夹角为600, 将两导轨用电键s相连,在两导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,可在导轨上自由滑动的金属棒的长L=0.5m、质量为m=1.010kg,金属棒电阻为5Ω,设导轨足够长。(g=10m/s2)则:

(1)若先将电键s断开,金属棒由静止开始释放后,经多长时间将s接通,ab恰作匀速运动?
(2)若先将电键s闭合,再将金属棒由静止释放,ab上的最大热功率为多大?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,边长为L的正方形金属框,质量为m,电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘,金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外.磁场随时间变化规律为B=kt(k>0),已知细线所能承受的最大拉力为2mg,求:

(1)回路中的感应电流大小及方向
(2)从t=0开始,经多长时间细线会被拉断

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图a所示的平面坐标系xOy,在整个区域内充满了匀强磁场,磁场方向垂直坐标平面,磁感应强度B随时间变化的关系如图b所示,开始时刻,磁场方向垂直纸面向里(如图)。t=0时刻,有一带正电的粒子(不计重力)从坐标原点O沿x轴正向进入磁场,初速度为v0=2´103m/s。已知正粒子的比荷为1.0´104C/kg,其它有关数据见图中标示(磁感应强度B取垂直纸面向里为正)。试求:
(1)t=´10-4s时刻,粒子的坐标。
(2)粒子从开始时刻起经多长时间第一次到达y轴。
(3)粒子是否还可以返回坐标原点O?如果可以,则经多长时间第一次返回坐标原点O?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图为一速度选择器的示意图,a、b为水平放置的平行金属板,a、b相距d,极板长l。两块中央带有小孔的绝缘板紧靠金属板竖直放置,一束具有同一速率的负离子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间。为了测定离子的速率, a、b分别与一输出电压可调的直流电源的正、负极相连,并沿垂直于纸面向里的方向加一磁感应强度为B的匀强磁场。当a、b间电压调为U时离子恰能沿水平直线OO'运动,并从小孔O'射出。若撤消加在a、b间的电压,结果发现离子打在了右挡板上小孔O'下方的P点,测得O'、P间距为。不计重力作用,试由上述条件确定
(1)离子的入射速率v=?
(2)离子的比荷 

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图所示,在矩形ABCD内对角线BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场,对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),矩形AD边长L,AB边长为L。一个质量为m、电荷+q的带电粒子(不计重力)以初速度v0从A点沿AB方向进入电场,在对角线BD的中点P处进入磁场,并从DC边上的Q点垂直于DC离开磁场,试求:

(1)电场强度的大小
(2)带电粒子经过P点时速度的大小和方向
(3)磁场的磁感应强度的大小和方向

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图,在xoy直角坐标系中,在第三象限有一平行x轴放置的平行板电容器,板间电压U=1×102V。现有一质量m=1.0×10-12kg,带电量q=2.0×10-10C的带正电的粒子(不计重力),从下极板处由静止开始经电场加速后通过上板上的小孔,垂直x轴从A点进入第二象限的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度B=1T。粒子在磁场中转过四分之一圆周后又从B点垂直y轴进入第一象限,第一象限中有平行于y轴负方向的匀强电场E,粒子随后经过x轴上的C点,已知OC=1m。求:

(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r。
(2)第一象限中匀强电场场强E的大小。

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