(10分)如图,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大
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(10分)如图,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度大
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(10分)如图,在平面直角坐标系xOy内,第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限以ON为直径的半圆形区域内,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y = h处的M点,以速度v
0
垂直于y轴射入电场,经x轴上x = 2h处的P点进入磁场,最后以垂直于y轴的方向射出磁场。不计粒子重力。求
(1)电场强度大小E
;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从进入电场到离开磁场经历的总时间t。
答案
(1)
(2)
(3)
解析
粒子的运动轨迹如右图所示
(1)设粒子在电场中运动的时间为t
1
在
x方向,有
在y方向,有
根据牛顿第二定律
解得
(2)根据动能定理
设粒子进入磁场时速度为v,根据牛顿第二定律和洛仑兹力公式,有
解得
(3)粒子在电场中运动的时间
粒子在磁场中运动的周期
设粒子在磁场中运动的时间为t
2
解得
本题考查带电粒子在复合场中的运动,粒子在电场中做类平抛运动,根据水平方向匀速和竖直方向匀加速的特点列式求解,进入磁场后由洛伦兹力提供向心力,求出半径公式,在磁场中的运动时间需要求圆心角和周期
举一反三
如图1所示,匀强磁场的方向竖直向下.磁场中有光滑的水平桌面,在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管.试管在水平拉力F作用下向右匀速运动,带电小球能从管口处飞出.关于带电小球及其在离开试管前的运动,下列说法中正确是 ( )
A.小球带负电
B.洛伦兹力对小球做正功
C.小球运动的轨迹是一条抛物线
D.维持试管匀速运动的拉力F应保持恒定
题型:不详
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如图5所示,某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E,在竖直平面内建立坐标系xOy,在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B,在y>0的空间内,将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放,此液滴则沿y轴的负方向,以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,被安置在原点的一个装置瞬间改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变),随后液滴进入y<0的空间运动.液滴在y<0的空间内的运动过程中( )
A.重力势能一定不断减小
B.电势能一定先减小后增大
C.动能不断增大
D.动能保持不变
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在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场,一质量为m的带正电小球,在该区域内沿水平方向向右做直线运动,如图6所示,关于场的分布情况可能的是( )
A.该处电场方向和磁场方向重合
B.电场竖直向上,磁场垂直于纸面向里
C.电场斜向里侧上方,磁场斜向外侧上方,均与v垂直
D.电场水平向右,磁场垂直于纸面向里
题型:不详
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如图7所示,质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落,进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面,磁感应强度为B,电场强度为E.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动,则圆周运动的半径r为 ( )
A.
B.
C.
D.
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场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交,复合场的水平宽度为d,竖直方向足够长,如图8所示.现有一束带电荷量为q、质量为m的α粒子以各不相同的初速度v
0
沿电场方向射入场区,则那些能飞出场区的α粒子的动能增量ΔE
k
可能为 ( )
A.dq(E+B) B.
C.qEd D.0
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