如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向下的勻強(qiáng)電場,現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷
q
m
=106C/kg的負(fù)電荷于電場中的.點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過
π
15
×10-5s后電荷以v0=1.5X    104m/sS的速度通過MN進(jìn)人其上方的均勻磁場,磁場與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化.圖中以垂直紙面向里為正,電荷通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻.求:
(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E及O點(diǎn)與直線MN之間的距離;
(2)如果在O點(diǎn)正右方d=68cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板的時(shí)間.
分析:(1)電荷做勻減速運(yùn)動,根據(jù)動量定理可解得,由位移公式可解得MN之間的距離.
(2)由洛倫茲力提供向心力,則可求得磁場垂直紙面向里與向外的運(yùn)動半徑與周期;再根據(jù)幾何關(guān)系可確定圓心角,從而求出運(yùn)動的時(shí)間.
解答:解:(1)電荷在電場中做勻減速直線運(yùn)動,設(shè)其在電場中運(yùn)動的時(shí)間為tE
根據(jù)動量定理可知,mv0=qEtE
解得,E=
mvo
qtE
=
4.5
×104N/C=7.2×103N/C

O點(diǎn)與直線MN之間的距離d=
1
2
a
t
2
E
=
π
2
cm=1.57cm

(2)當(dāng)磁場垂直紙面向里時(shí),
電荷運(yùn)動的半徑r1=
mvo
qB1
=
10-6×1.5×104
0.3
m=5cm

周期T1=
2xm
qB1
=
2π×10-6
0.3
8=
3
×10-6S

當(dāng)磁場垂直紙面向外時(shí),
電荷運(yùn)動的半徑r2=
mvo
qB2
=
10-6×1.5×104
0.5
m=3cm

周期T2=
2πm
qB2
=
2πm
qB2
=
2π×10-6
0.5
5=
5
×10-58

根據(jù)電荷的運(yùn)動情況可知,電荷到達(dá)擋板前運(yùn)動的完整周期數(shù)為15個(gè),即沿ON運(yùn)動的距離S=15△d=60cm,最后8cm的距離
如圖所示,r1+r1cosa=d-S
解得cosα=0.6  則α=53°    
故電荷運(yùn)動的總時(shí)間
T=tk+15TB+
1
2
T1-
53
360
T1

=(12+
163
540
)x×10-5S=3.86×10-4S

答:(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度7.2×103N/C及O點(diǎn)與直線MN之間的距離1.57cm;
(2)如果在O點(diǎn)正右方d=68cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,則電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板的時(shí)間3.86×10-4s.
點(diǎn)評:考查動量定理、牛頓第二定律、向心力公式,運(yùn)動學(xué)公式等規(guī)律的掌握與應(yīng)用,并學(xué)會由幾何關(guān)系與物理規(guī)律相結(jié)合來綜合解題.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場,現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷
q
m
=106C/kg的正電荷置于電場中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過
π
15
×10-5s后,電荷以v0=1.5×l04m/s的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場,磁場與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻).求:
(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E
(2)圖b中t=
5
×10-5s時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離
(3)如果在O點(diǎn)右方d=68cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板所需的時(shí)間.(sin37°=0.60,cos37°=0.80)

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場,現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過×10-5s后,電荷以v0=1.5×l04m/s的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場,磁場與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻)。求:

(1)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E

(2)圖b中×10-5s時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離

(3)如果在O點(diǎn)右方d= 68cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板所需的時(shí)間。(

 

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科目:高中物理 來源:2013-2014學(xué)年湖北省八市高三3月聯(lián)考物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

(19)如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場,現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過后,電荷以的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場,磁場與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻).計(jì)算結(jié)果可用π表示。

1)求O點(diǎn)與直線MN之間的電勢差;

2)求圖b時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離;

3)如果在O點(diǎn)右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板所需的時(shí)間。

 

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科目:高中物理 來源:2012屆度安徽省淮北市高三第一次模擬考試物理卷 題型:計(jì)算題

如圖a所示,水平直線MN下方有豎直向上的勻強(qiáng)電場,現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過后,電荷以v0=l.5  ×104 m/s的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場,磁場與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖6所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻).求:

1.勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度E;

2.圖6中時(shí)刻電荷與O點(diǎn)的水平距離;

3.如果在O點(diǎn)右方d=67.5cm處有一垂直于MN的足夠大的擋板,求電荷從0點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到擋板所需的時(shí)間(取3.14,計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

 

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