如图所示,在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中放一光滑的足够长的斜面,倾斜角为30°,并固定在水平面上,电场强度为E,磁感应强度为B,质量为m,电量为+q的小球,静
题型:不详难度:来源:
如图所示,在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中放一光滑的足够长的斜面,倾斜角为30°,并固定在水平面上,电场强度为E,磁感应强度为B,质量为m,电量为+q的小球,静止在斜面的顶端,这时小球对斜面的正压力为零,若迅速地把电场方向改变为竖直向下,则小球能在斜面上滑多远? |
答案
S=3m2g / 2q2B2 |
解析
试题分析:电场向上时mg="qE" ,电场反向后重力与电场力的合力F=mg+qE=2mg 随速度增大洛仑兹力f增大,当f增大到与F垂直斜面的分力时,斜面支持力为零,小球将离开斜面。根据qvB=Fcos30°=2mgcos30°,可求出离开斜面时速度。设小球下滑距离为S,由动能定理有Fsin30°S=mv2/2,可解出S=3m2g / 2q2B2 点评:(1)对于带电粒子在复合场内运动问题首先要分清楚其运动特点和受力特点. (2)要注意分析题目中的一些隐含条件,比如不计重力的带电粒子在正交的电场和磁场中直线运动时,一定是匀速直线运动;在混合场中做匀速圆周运动时,电场力与重力平衡. (3)对于带电粒子在叠加场内的一般曲线运动问题(如类平抛),通常采用运动的合成与分解的方法来处理问题.还有就是要注意几何关系在解决物理问题中的应用. |
举一反三
质谱仪的工作原理图如图所示,A为粒子加速器,加速电压为U1;M为速度选择器,两板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场的磁感应强度为B1,两板间距离为d;N为偏转分离器,内部有与纸面垂直的匀强磁场,磁感应强度为B2.一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子由静止经加速器加速后,恰能通过速度选择器,进入分离器后做圆周运动,并打到感光板P上.不计重力,求:
(1)粒子经粒子加速器A加速后的速度v的大小及速度选择器M两板间的电压U2. (2)粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径R. (3)某同学提出在其他条件不变的情况下,只减小加速电压U1,就可以使粒子在偏转分离器N的磁场中做圆周运动的半径减小.试分析他的说法是否正确. |
如图为回旋加速器的装置图,D型盒的两底边分别为a、b,且相距很近,忽略粒子在其间的运动时间,设D型盒中的匀强磁场的磁感应强度为B,D型盒的半径为R,质量为m带电量为q的正电荷在a的中点从静止释放,求:
(1)带电粒子出回旋加速器时的动能 (2)从带电粒子开始运动开始计时,画出Uab一个周期内随时间t变化的图像(横轴用已知量标出) (3)如果ab间的电压值始终保持为U,带电粒子从静止开始运动到出加速器所用的时间 |
如图所示,虚线 1l、l2将无重力场的空间分成三个区域, I 区内存在水平向右的匀强电场 E1和垂直纸面向里的匀强磁场 Bl , Ⅱ区内以水平线 CO 为分界,上方存在着竖直向上的匀强电场E2,下方存在着竖直向下的匀强电场E3 Ⅲ 区内存在以l2为左边界、右边无界的垂直纸面向里的匀强磁场B2,在 I 区内有一段粗糙、长为 L 的水平放置塑料直管道 AC ,一可视为质点的带正电小球(直径比管内径略小)的质量为 m 、带电量为 q ,现将小球从管道内 A 处由静止释放,运动至管道内离 A 点距离为 L0的 B 点处时达到稳定速度 v0,后进入 Ⅱ 区向下偏转,从边界l2上的 D 点进入Ⅲ 区,此时速度方向与水平方向的夹角为β,最后小球恰能无碰撞的从 C处进入管道.
已知q/m=" 0" . 01C/kg, E1=" l00N" / C ,E2=E3=300N / C ,β= 600 , Bl = 103T ,L ="5m" L 0= 4m小球与管道间动摩擦因素为μ=0.1’求: (1) 小球在管道内运动的稳定速度v0值; (2) Ⅲ区内匀强磁场 B2的值; (3) 从 A 处开始至从C 处进入管道的过程中,小球的运动时间t |
如图所示,细线拴一带负电的小球在竖直向下的匀强电场中运动。假设小球所受的电场力qE与重力G的大小关系为qE=G,且小球运动到最低点a处的速率为va,运动到最高点b处的速率为vb,则va与vb的关系为( )
A.va>vb | B.va=vb | C.va<vb | D.条件不足,无法确定 |
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如图所示,质量为m,带电量为q的负粒子(重力不计)经历电压为U1加速电场加速后,从平行板中心轴线进入后沿直线以速度v0飞出复合场,已知复合场区域的磁感应强度方向竖直向下为B,电压为U2,极板距离为d。现欲使粒子以3 v0的速度沿直线飞出,在保证粒子的比荷不变的情况下,下列方法可行的是:( )
A、保持其它参量不变,使U1变为原来的9倍 B、保持B、d不变,使使U1变为原来的9倍,U2变为原来的3倍 C、保持其它参量不变,使U2变为原来的3倍 D、保持B、U1、U2不变,使d变为原来的1/3倍 |
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