(14分)如图所示,在直角坐标系内,有一质量为,电荷量为的粒子A从原点O沿y 轴正方向以初速度射出,粒子重力忽略不计,现要求该粒子能通过点P(a, -b),可通

(14分)如图所示,在直角坐标系内,有一质量为,电荷量为的粒子A从原点O沿y 轴正方向以初速度射出,粒子重力忽略不计,现要求该粒子能通过点P(a, -b),可通

题型:不详难度:来源:
(14分)如图所示,在直角坐标系内,有一质量为,电荷量为的粒子A从原点O沿y 轴正方向以初速度射出,粒子重力忽略不计,现要求该粒子能通过点P(a, -b),可通过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”实现。

(1) 若只在整个I、II象限内加垂直纸面向外的匀强磁场,使粒子A在磁场中作匀速圆周运动,并能到达P点,求磁感应强度B的大小;
(2) 若只在x轴上某点固定一带负电的点电荷Q, 使粒子A在Q产生的电场中作匀速圆周运动,并能到达P点,求点电荷Q的电量大小;
(3) 若在整个I、II象限内加垂直纸面向外的匀强磁场,并在第IV象限内加平行于x轴,沿x轴正方向的匀强电场,也能使粒子A运动到达P点。如果此过程中粒子A在电、磁场中运动的时间相等,求磁感应强度B的大小和电场强度E的大小
答案
(1)(2)(3)
解析

试题分析:(1)粒子由O到P的轨迹如图所示,粒子在磁场中做圆周运动,半径为R1,由几何关系知

     (1分)
由牛顿第二定律可知:
   (1分)
由此得   (1分)
(2)粒子由O到P的轨迹如图所示

粒子在电场中做圆周运动,半径为R2
由几何关系知:

   (2分)
由牛顿第二定律可知
   (1分)
由此得:  (1分)
(3)粒子由O经P'到P的轨迹如图所示,在磁场中做圆周运动,在电场中做类平抛运动
在电场中运动时间t:

   (1分)
在磁场中运动时间t:
   (1分)
由此得:    (1分)
设在磁场中做圆周运动,半径为R3
则有   (1分)

电场中   (1分)
   (1分)
由此得   (1分)
举一反三
(18分)如图,空间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向为y轴正方向,磁场方向垂直于xy平面(纸面)向外,电场和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电场或磁场与撤除前的一样.一带正电荷的粒子从P(x=0,y=h)点以一定的速度平行于x轴正向入射.这时若只有磁场,粒子将做半径为R0的圆周运动;若同时存在电场和磁场,粒子恰好做直线运动.现在,只加电场,当粒子从P点运动到x=R0平面(图中虚线所示)时,立即撤除电场同时加上磁场,粒子继续运动,其轨迹与x轴交于M点.不计重力.求:

⑴粒子到达x=R0平面时速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离;
⑵M点的横坐标xM.
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如下图所示,两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B,有一个带正电的小球(电荷量为+q、质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下,那么,带电小球可能沿直线通过的电磁复合场的是(  )

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如图所示,一带正电的质子以速度v0从O点垂直射入,两个板间存在垂直纸面向里的匀强磁场.已知两板之间距离为d,板长为d,O点是板的正中间,为使粒子能从两板间射出,试求磁感应强度B应满足的条件(已知质子的带电荷量为e,质量为m)

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在水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向水平向里。现将一个带正电的金属小球从M点以初速度v。水平抛出,小球着地时的速度为v1,,在空中的飞行时间为t1 将磁场撤除,其它条件均不变,小球着地时的速度为v2,在空中飞行的时间为t2,小球所受空气阻力可忽略不计,则关于v1和v2,t1和t2的大小比较,以下判断正确的是
A.v1>v2t1>t2B.v1<v2t1<t2
C.v1=v2t1<t2D.v1=v2t1>t2

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如图在xoy坐标内,在0≤x≤6m的区域存在以ON为界的匀强磁场B1、B2,磁场方向均垂直xoy平面,方向如图,大小均为1T。在x>6m的区域内存在沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为×104V/m。一带正电的粒子(不计重力),其比荷q/m=1.0×104C/kg,从A板静止出发,经过加速电压(电压可调)加速后从坐标原点O沿x轴正方向射入磁场B1

(1)要使该带电粒子经过坐标为(3,)的P点(P点在ON线上),求最大的加速电压U0
(2)满足第(1)问加速电压的条件下,粒子再次通过x轴时到坐标原点O的距离和速度大小;
(3)粒子从经过O点开始计时,到达P点的时间。
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