如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场.一电子(质量为m、电量为e)从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度
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如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场.一电子(质量为m、电量为e)从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度
题型:西城区一模
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如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场.一电子(质量为m、电量为e)从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v
0
开始运动.当电子第一次穿越x轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x轴时,恰好到达D点.C、D两点均未在图中标出.已知A、C点到坐标原点的距离分别为d、2d.不计电子的重力.求:(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)电子从A运动到D经历的时间t.
答案
电子的运动轨迹如图所示
(1)电子在电场中做类平抛运动,设电子从A到C的时间为t
1
,
则 2d=v
0
t
1
d=
1
2
a
t
21
a=
eE
m
解得 E=
m
v
20
2ed
(2)设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则
tanθ=
a
t
1
v
0
=1
,得θ=45°
解得
v=
2
v
0
电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,得
evB=m
v
2
r
由图可知
r=
2
d
解得
B=
m
v
0
ed
(3)由抛物线的对称关系,电子在电场中运动的时间为 3t
1
=
6d
v
0
电子在磁场中运动的时间 t
2
=
3
4
T=
3
4
2πm
eB
=
3πd
2
v
0
电子从A运动到D的时间 t=3t
1
+t
2
=
3d(4+π)
2
v
0
答:
(1)电场强度E的大小为
m
v
20
2ed
.
(2)磁感应强度B的大小为
m
v
0
ed
;
(3)电子从A运动到D经历的时间t为
3d(4+π)
2
v
0
.
举一反三
如图所示,质量为m、带电量为+q的三个相同的带电小球A、B、C,从同一高度以初速度v
0
水平抛出,B球处于竖直向下的匀强磁场中,C球处于垂直纸面向里的匀强电场中,它们落地的时间分别为t
A
、t
B
、t
C
,落地时的速度大小分别为v
A
、v
B
、v
C
,则以下判断正确的是( )
A.t
A
=t
B
=t
C
B.t
A
=t
C
<t
B
C.v
B
<v
A
<v
C
D.v
A
=v
B
<v
C
题型:南通模拟
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如图所示,固定的半圆形槽内壁光滑,内径为R.质量为m的小球(可看作质点)从内边缘A处静止释放.球滑到底部最低点B时,球对内壁的压力大小为( )
A.mg
B.2mg
C.3mg
D.4mg
题型:西城区模拟
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如图所示,一根足够长轻绳绕在半径为R的定滑轮上,绳的下端挂一质量为m的物体.物体从静止开始做匀加速直线运动,经过时间t定滑轮的角速度为ω,此时物体的速度大小为______,物体对绳的拉力大小为______.
题型:浦东新区模拟
难度:
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未来人类要通过可控热核反应取得能源,要持续发生热核反应必须把温度高达几百万摄氏度以上的核材料约束在一定的空间内,约束的办法有多种,其中技术上相对成熟的是用磁场约束,称为“托卡马克”装置,如图为这种装置的模型图:垂直纸面的有环形边界的匀强磁场(b区域)围着磁感应强度为零的圆形a区域,a区域内的离子向各个方向运动,离子的速度只要不超过某值,就不能穿过环形磁场的外边界而逃逸,从而被约束,设环形磁场的内半径R
1
=0.5m,外半径R
2
=1.0m,若磁场的磁感强度B
0
=1.0T,被约束的离子比荷q/m=4.0×10
7
C/kg.(1)若a区域中沿半径OM方向射入磁场的离子不能穿过磁场,粒子的速度不能超过多大?(2)若要使从a区域沿任何方向射入磁场的速率为2.0×10
7
m/s的离子都不能越出磁场的外边界,则b区域磁场的磁感应强度B至少要有多大?
题型:东莞模拟
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如图,一光滑水平桌面AB与一半径为R的光滑半圆形轨道相切于C点,且两者固定不动.一长L为0.8m的细绳,一端固定于O点,另一端系一个质量m
1
为0.2kg的球.当球在竖直方向静止时,球对水平桌面的作用力刚好为零.现将球提起使细绳处于水平位置时无初速释放.当球m
1
摆至最低点时,恰与放在桌面上的质量m
2
为0.8kg的小铁球正碰,碰后m
1
小球以2m/s的速度弹回,m
2
将沿半圆形轨道运动,恰好能通过最高点D.g=10m/s
2
,求:
(1)m
2
在圆形轨道最低点C的速度为多大?
(2)光滑圆形轨道半径R应为多大?
题型:不详
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