如图所示,在直角坐标系xoy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限中分布着方向向里垂直纸面的匀强磁场。一个质量为m、电荷量大小为q的带正电微粒,
题型:不详难度:来源:
如图所示,在直角坐标系xoy的第一象限中分布着沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限中分布着方向向里垂直纸面的匀强磁场。一个质量为m、电荷量大小为q的带正电微粒,在A点(0,3)以初速度υ0=120m/s平行x轴射入电场区域,然后从电场区域进入磁场,又从磁场进入电场,并且先后只通过x轴上的P点(6,0)和Q点(8,0)各一次。已知该微粒的比荷为=102C/kg,微粒重力不计。
求: (1)微粒从A到P所经历的时间和加速度的大小; (2)求出微粒到达P点时速度方向与x轴正方向的夹角; (3)电场强度E和磁感强度B的大小。 |
答案
(1) 2.4×103m/s2 (2) 45°(3)1.2T |
解析
试题分析:(1)微粒从平行x轴正方向射入电场区域,由A到P做类平抛运动,微粒在x轴方向上做匀速直线运动
sx=v0 t t== 0.05s ……2分 微粒沿y轴方向做初速度为零的匀加速直线运动 sy =at2 a = 2.4×103m/s2……2分 (2) vy=at tanα= α=arctan= 45°……3分 (3) qE="m" a E = 24N/C ……2分 设微粒从P点进入磁场速度 v=v0……1分 由几何关系 R = m……1分 由qvB=m……1分 得 B==1.2T ……1分 点评:该题考察到了复合场的问题,即在同一区域内同时存在电场、磁场和重力场三者中的任何两个,或三者都存在.此类问题看似简单,受力不复杂,但仔细分析其运动往往比较难以把握. 常用的处理方法: 1、建立带电粒子在复合场中运动的物理情景. 2、物理情(图)景与解析几何知识有机结合,将物理问题化归为数学问题. 思想方法:数理结合,建模和化归的思想方法. 解题思维流程:题给文字信息→建立物理图景→化归为几何问题→还原为物理结论(构建物理图景(模型)是关键、化归为几何问题是手段). |
举一反三
(14分)如图所示,在平面内水平和竖直的虚线L1、L2将平面分为四个区域,L2的左侧有一随时间变化的匀强电场,电场的变化情况如图所示(图象中场强大小E0为已知量,其他量均为未知),电场强度方向与L1平行且水平向右。L2的右侧为匀强磁场,方向垂直纸面向外。现将一绝缘挡板放在第一个区域内,其与L1、L2的交点M、N到O点的距离均为2b。在图中距L1为b、L2为4b的A点有一粒子源,可以发射质量为m,电荷量为+q的粒子(粒子的初速度近似为零,不计重力),粒子与挡板碰后电荷量不变,速度大小不变,方向变为平行于L2,当粒子第一次到达理想边界L2时电场消失,粒子再次与挡板碰撞的同时匀强电场恢复且粒子源发射下一个粒子,如此重复。 (1)求粒子第一次到达边界L2时的速度大小及速度方向与虚线L1的夹角; (2)若粒子源在t=0时刻发射一粒子,粒子进入右面磁感应强度为B0的匀强磁场中,恰好打在挡板M处。求坐标轴中的T1、T2的值分别是多少? |
如图,在x>0的空间中,存在沿x轴方向的匀强电场,电场强度E=10N/C;在x<0的空间中,存在垂直xy平面方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,一带负电的粒子(比荷q/m=160C/kg),在x=0.06m处的d点以v0=8m/s的初速度沿y轴正方向开始运动,不计带电粒子的重力。
求:(1)带电粒子开始运动后第一次通过y轴的速度大小和方向; (2)带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场; (3)带电粒子运动的周期。 |
如图所示,一带电粒子电荷量为q=+2×10-10C,质量为m=1.0×10-12kg,从静止开始在电势差为U1的电场中加速后,从水平放置的电容器两极板正中央沿水平方向进入偏转电场,电容器的上极板带正电,电荷量为Q=6.0×10-9C,下极板接地,极板长10cm,两极板相距5cm,电容C=12pF(粒子重力不计)。求.:
(1)当U1=2000V时,粒子射出电容器的速率v和沿垂直于板面方向的偏移距离y; (2)要使该粒子能从电容器中射出,加速电压U1的取值范围 |
如右图所示,带电的平行金属板电容器水平放置,质量相同、重力不计的带电粒子A、B,平行于极板以相同的初速度射入电场,结果打在极板上的同一点P.不计两微粒之间的库仑力,下列说法正确的是( )
A.在电场中微粒A运动的时间比B长 B.在电场中微粒A B运动的时间相同 C.微粒A所带的电荷量比B少 D .电场力对微粒A做的功比B少 |
如图所示,水平放置的平行板电容器,原来两极板不带电,上极板接地,极板长L="0.1" m,两板间距离d="0.4" cm,有一束由相同粒子组成的带正电粒子流,以某一初速度v0从两板中央平行于极板射入,由于重力的作用,粒子恰能落到下板中点O处.已知粒子质量为m=2×10-6 kg,电荷量q=1×10-8 C,电容器的电容C=1×10-6 F,g取10 m/s2,不计空气阻力及粒子间的相互影响.
(1)求粒子入射速度v0的大小; (2)若在两极板间加上适当的恒定电压,要让以速度v0入射的上述带电粒子,恰好做匀速直线运动从两板间飞出,试确定下极板的带电性质和电荷量? |
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