在如图所示xoy坐标系第一象限的三角形区域(坐标如图中所标注和)内有垂直于纸面向外的匀强磁场,在x 轴下方有沿+y方向的匀强电场,电场强度为E。将一个质量为m、
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在如图所示xoy坐标系第一象限的三角形区域(坐标如图中所标注和)内有垂直于纸面向外的匀强磁场,在x 轴下方有沿+y方向的匀强电场,电场强度为E。将一个质量为m、
题型:不详
难度:
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在如图所示xoy坐标系第一象限的三角形区域(坐标如图中所标注
和
)内有垂直于纸面向外的匀强磁场,在x 轴下方有沿+y方向的匀强电场,电场强度为E。将一个质量为m、带电量为+q的粒子(重力不计)从P(0,-a)点由静止释放。由于x轴上存在一种特殊物质,使粒子每经过一次x轴后(无论向上和向下)速度大小均变为穿过前的
倍。
(1)欲使粒子能够再次经过x轴,磁场的磁感应强度B
0
最小是多少?
(2)在磁感应强度等于第(1)问中B
0
的情况下,求粒子在磁场中的运动时间。
答案
(1)
(2)
解析
解:⑴设粒子到O点时的速度为v
0
,
由动能定理有
(2分)
解得
(2分)
粒子经过O点后,速度为v
1
,
(2分)
如图所示,粒子进入磁场后的轨迹圆与磁场边界相切时,磁感应强度最小为B
0
。
设粒子轨道半径为R
1
,有
(2分)
由
得
(2分)
⑵如图,粒子经O
1
点进入电场区域做匀减速运动,后又加速返回,再次进入磁场时的速率
(1分)
此时粒子做圆周运动的半径
(1分)
其运动轨迹如图甲所示,此后不再进入磁场。由几何关系可知,
(2分)
粒子在磁场中运动的周期为:
(2分)
则粒子在磁场中运动的时间为:
(2分)
或:
(4分)
本题考查的是带电粒子在匀强电场和匀强磁场的复合场中的运动问题。分析清楚带电粒子在匀强电场和匀强磁场的复合场中的运动情况,应用带电粒子在匀强电场和匀强磁场的规律进行计算。
举一反三
如图所示,用绝缘细线拴一个质量为m的小球,小球在竖直向下的场强为E的匀强电场中的竖直平面内做匀速圆周运动.则小球带___________电荷,所带电荷量为___________.
题型:不详
难度:
|
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(2010·上海物理)(14分)如图,宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内,并处在磁感应强度大小B=0.4T,方向竖直向下的匀强磁场中,框架的电阻非均匀分布,将质量m=0.1kg,电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上,并且框架接触良好,以P为坐标原点,PQ方向为x轴正方向建立坐标,金属棒从
处以
的初速度,沿x轴负方向做
的匀减速直线运动,运动中金属棒仅受安培力作用。求:
(1)金属棒ab运动0.5m,框架产生的焦耳热Q;
(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系;
(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q,某同学解法为:先算出金属棒的运动距离s,以及0.4s时回路内的电阻R,然后代入
q=
求解指出该同学解法的错误之处,并用正确的方法解出结果。
题型:不详
难度:
|
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如图所示,间距
的足够长的光滑平行金属导轨与水平面成
角放置,导轨电阻不计,导轨上端连有
的电阻,磁感应强度为
的匀强磁场垂直导轨平面向上,
时刻有一质量
,电阻
的金属棒,以
的初速度从导轨上某一位置
开始沿导轨向上滑行,金属棒垂直导轨且与导轨接触良好,与此同时对金属棒施加一个沿斜面向上且垂直于金属棒的外力
,使金属棒做加速度大小为
的匀减速直线运动,则:
(1)
时,外力
的大小?
(2)若已知金属棒运动从开始运动到最高点的过程中,电阻
上产生的热量为
,求此过程中外力
做的功?
(3)到最高点后,撤去外力
,经过足够长时间后,最终电阻
上消耗的功率是多少?
题型:不详
难度:
|
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如图11所示,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
0
水平抛出,小球着地时的速度为v
1
,在空中的飞行时间为t
1
。若将磁场撤除,其它条件均不变,那么小球着地时的速度为v
2
,在空中飞行的时间为t
2
。小球所受空气阻力可忽略不计,则关于v
1
和v
2
、t
1
和t
2
的大小比较,以下判断正确的是( )
A.v
1
=v
2
B.v
1
<v
2
C.t
1
<t
2
D.t
1
>t
2
题型:不详
难度:
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如图所示,cd、ef是两根电阻不计的光滑金属轨道,其所在的平面与水平面间的夹角为60
0
, 将两导轨用电键s相连,在两导轨间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T,可在导轨上自由滑动的金属棒的长L=0.5m、质量为m=1.0
10
kg,金属棒电阻为5Ω,设导轨足够长。(g=10m/s
2
)则:
(1)若先将电键s断开,金属棒由静止开始释放后,经多长时间将s接通,ab恰作匀速运动?
(2)若先将电键s闭合,再将金属棒由静止释放,ab上的最大热功率为多大?
题型:不详
难度:
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