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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。

 

【答案】

(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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在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中,打点计时器使用的交流电源每打两个计时点所用时间为0.02s,记录小车运动的纸带如图1所示.在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F,相邻计数点之间还有四个点没有画出,各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm.

(1)根据学过的知识可以求出小车在B点的速度vB=
0.25
0.25
m/s,CE间的平均速度为
0.45
0.45
m/s;
(2)以打B点时为计时起点,建立v-t坐标.请在坐标图2中作出小车运动的速度与时间的关系图线;
(3)根据坐标图线可得小车运动的加速度为
1.0
1.0
m/s2

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如图12-6-14所示,在坐标原点O和x=3 m处的A点放有两个完全相同的声源,声源发声的波长均为1 m.则在y轴正方向上除O点外,声音加强的点的位置有(    )

12-6-14

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=5.0×103 T的匀强磁场,方向分别垂直纸面向外和向里.质量为m=6.64×1027kg、电荷量为q=+3.2×1019C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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(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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