(17分)平面直角坐标系中,第1象限存在沿轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子

(17分)平面直角坐标系中,第1象限存在沿轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子

题型:不详难度:来源:
(17分)平面直角坐标系中,第1象限存在沿轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度垂直于轴射入电场,经轴上的N点与轴正方向成60º角射入磁场,最后从轴负半轴上的P点与轴正方向成60º角射出磁场,如图所示。不计粒子重力,求:

(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R;
(2)粒子从M点运动到P点的总时间
(3)匀强电场的场强大小E。
答案
(1)(2)(3)
解析

试题分析:(1)如图所示,

设粒子过N点时的速度为,根据平抛运动的速度关系得分别过N、P点作速度方向的垂线,相交于Q点,则Q是粒子在磁场中做匀速圆周运动的圆心,根据牛顿第二定律得:
联立解得轨道半径为:R=
(2)设粒子在电场中运动的时间为,有ON=
由几何关系得ON=Rsin30º+Rcos30º
联立解得
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T=
由几何关系知∠NQP=150º,设粒子在磁场中
运动的时间为,则联立解得
故粒子从M点运动到P点的总时间为
(3)粒子在电场中类平抛运动,设加速度为,则
设沿电场方向的分速度为,有联立解得E=
举一反三
(10分)如图所示,一电子(质量为m,电量绝对值为e)处于电压为U的水平加速电场的左极板A内侧,在电场力作用下由静止开始运动,然后穿过极板B中间的小孔在距水平极板M、N等距处垂直进入板间的匀强偏转电场。若偏转电场的两极板间距为d,板长为l,求:

(1)电子刚进入偏转电场时的速度v0
(2)要使电子能从平行极板M、N间飞出,两个极板间所能加的最大偏转电压Umax′。
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(14分)在如图所示的直角坐标中,x轴的上方有与x轴正方向成θ=45°角的匀强电场,场强的大小为。x轴的下方有垂直于xOy面的匀强磁场,磁感应强度的大小为B=2×10-2T,方向垂直纸面向外。把一个比荷为的带正电粒子从坐标为(0,1.0)的A点处由静止释放,电荷所受的重力忽略不计。求:

(1)带电粒子从释放到第一次进入磁场时所用的时间t;
(2)带电粒子在磁场中的偏转半径R;
(3)带电粒子第三次到达x轴上的位置坐标。
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如图所示,带负电的小球静止在水平放置的两平行金属板间,距下板h=0.8 m.两板间的电势差为300 V,如果两板间电势差减小到60 V,则带电小球运动到极板上需多长时间?(取g=10 m/s2)

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图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线,两粒子M、N质量相等,所带电荷的绝对值也相等.现将M、N从虚线上的O点以相同速率射出,两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示.点a、b、c为实线与虚线的交点,已知O点电势高于c点.若不计重力,则下面说法正确的是(  )
A.M带正电荷,N带负电荷
B.N在a点的速度与M在c点的速度大小相同
C.N在从O点运动至a点的过程中电场力做负功
D.M在从O点运动至b点的过程中,电场力对它做的功等于零

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某电场的电场线的分布如图所示。一个带电粒子由M点沿图中虚线所示的途径运动通过N点。则下列判断正确的是(   )
A.粒子带负电
B.粒子在M点的加速度大
C.粒子在N点的速度大
D.电场力对粒子做负功

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