如图14所示,在坐标系xoy的第一象限内存在匀强磁场,磁场方向垂直于xoy面向里;第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E。一质量为m、带电荷量为的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限,经x轴上的Q点进入第一象限。已知P点坐标为(0,-2),Q点坐标为(4,0),不计粒子重力。求:
(1)求粒子过Q点时速度的大小。
(2)若磁感应强度的大小为一定值B,粒子将以垂直y轴的方向经H点进入第二象限,求B的大小及H点的坐标值;
(3)求粒子在第一象限内运动的时间t。
(1) (2) (3)
【解析】
试题分析:(1)设粒子在电场中运动的时间为t0,加速度的大小为a,粒子的初速度为v0,过Q点时速度的大小为v,沿y轴方向分速度的大小为vy,在第四象限,粒子受电场力与初速度方向垂直而且为恒力,为雷平抛运动
竖直方向由牛顿第二定律得 (1分)
由运动学公式得
水平方向
合速度
解得: (1分)
(2)粒子在第一象限内做匀速圆周运动,设粒子做圆周运动的半径为R,
第四象限类平抛运动的末速度与水平夹角为,则,即
根据初末速度的洛伦兹力均指向圆心可得半径如下图所示,由几何关系可得 (1分)
洛伦兹力提供向心力 (1分)
解得: (1分)
由几何关系可得,
H点的坐标为 (1分)
(3)粒子在第一象限内做匀速圆周运动的圆心角为,所以运动的时间
(1分)
解得: (1分)
考点:带电粒子在复合场中的运动
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图
A.一处 B.两处 C.三处 D.无数处
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如图14所示,在直角坐标系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中的直角三角形区域内,分布着磁感应强度均为B=5.0×10-3 T的匀强磁场,方向分别垂直纸面向外和向里.质量为m=6.64×10-27kg、电荷量为q=+3.2×10-19C的α粒子(不计α粒子重力),由静止开始经加速电压为U=1205 V的电场(图中未画出)加速后,从坐标点M(-4,)处平行于x轴向右运动,并先后通过两个匀强磁场区域.
(1)请你求出α粒子在磁场中的运动半径;
(2)你在图中画出α粒子从直线x=-4到直线x=4之间的运动轨迹,并在图中标明轨迹与直线x=4交点的坐标;
(3)求出α粒子在两个磁场区域偏转所用的总时间.
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科目:高中物理 来源:2013-2014学年福建省厦门市高三上学期期末质检物理试卷(解析版) 题型:选择题
(14分)如图甲所示,在xOy坐标平面y轴左侧有一速度选择器,速度选择器中的匀强电场方向竖直向下,两板间的电压为U,距离为d;匀强磁场磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。xOy坐标平面的第一象限(包括x、y轴)内存在磁感应强度大小为BO、方向垂直于xOy平面且随时间做周期性变化的匀强磁场,如图乙所示(磁场方向垂直xOy平面向里的为正)。一束比荷不同的带正电的粒子恰能沿直线通过速度选择器,在t=0时刻从坐标原点O垂直射人周期性变化的磁场中。部分粒子经过一个磁场变化周期TO后,速度方向恰好沿x轴正方向。不计粒子的重力,求:
(1)粒子进入周期性变化的磁场的速度”;
(2)请用三角板和圆规作出经一个磁场变化周期TO后,速度方向恰好沿x轴正方向,且此时纵坐标最大的粒子的运动轨迹,并求出这种粒子的比荷上;
(3)在(2)中所述的粒子速度方向恰好沿x轴正方向时的纵坐标y。
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