如圖所示，紙面內(nèi)有E、F、G三點(diǎn)，∠GEF=30°，∠EFG=135°，空間有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。先使帶有電荷量為q（q>0）的點(diǎn)電荷a在紙面內(nèi)垂直于EF從F點(diǎn)射出，其軌跡經(jīng)過G點(diǎn)；再使帶有同樣電荷量的點(diǎn)電荷b在紙面內(nèi)與EF成一定角度從E點(diǎn)射出，其軌跡也經(jīng)過G點(diǎn)，兩點(diǎn)電荷從射出到經(jīng)過G點(diǎn)所用的時(shí)間相同，且經(jīng)過G點(diǎn)時(shí)的速度方向也相同。已知點(diǎn)電荷a的質(zhì)量為m，軌道半徑為R，不計(jì)重力，求：

（1）點(diǎn)電荷a從射出到經(jīng)過G點(diǎn)所用的時(shí)間；

（2）點(diǎn)電荷b的速度大小。

 

【答案】

（1） （2）4qBR/3m

【解析】（1）設(shè)點(diǎn)電荷a的速度大小為v，由牛頓第二定律，得

設(shè)點(diǎn)電荷a做圓周運(yùn)動的周期為T，有

如圖，O和O1分別是a和b的圓軌道的圓心，設(shè)a在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度為θ，由幾何關(guān)系得θ=90°，

故a從開始運(yùn)動到經(jīng)過G點(diǎn)所用的時(shí)間t為

（2）設(shè)點(diǎn)電荷b的速度大小為v1，軌道半徑為R1，b在磁場中偏轉(zhuǎn)的角度為θ1，依題意有

，可得

由于兩軌道在G點(diǎn)相切，所以過G點(diǎn)的半徑OG和O1G在同一直線上。由幾何關(guān)系和題給條件得

Θ1=60°，R1=2R

聯(lián)立以上各式，解讀

【考點(diǎn)定位】考查帶電粒子在磁場中運(yùn)動的綜合應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?豐臺區(qū)一模）如圖所示，真空中有（r，0）為圓心，半徑為r的圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里，在y=r的虛線上方足夠大的范圍內(nèi)，有方向水平向左的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度的大小為E，從O點(diǎn)向不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子的運(yùn)動軌跡均在紙面內(nèi)，設(shè)質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知質(zhì)子的電量為e，質(zhì)量為m，不計(jì)重力及阻力的作用，求：
（1）質(zhì)子射入磁場時(shí)的速度大��；
（2）速度方向沿x軸正方向射入磁場的質(zhì)子，到達(dá)y軸所需的時(shí)間；
（3）速度方向與x軸正方向成30°角（如圖中所示）射入磁場的質(zhì)子，到達(dá)y軸的位置坐標(biāo)．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，真空中有以O(shè)′為圓心，r為半徑的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．圓的最下端與x軸相切于直角坐標(biāo)原點(diǎn)O，圓的右端與平行于y軸的虛線MN相切，在虛線MN右側(cè)x軸上方足夠大的范圍內(nèi)有方向豎直向下、場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，在坐標(biāo)系第四象限存在方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，質(zhì)子在磁場中做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，然后進(jìn)入電場到達(dá)x軸上的C點(diǎn)．已知質(zhì)子帶電量為+q，質(zhì)量為m，不計(jì)質(zhì)子的重力、質(zhì)子對電磁場的影響及質(zhì)子間的相互作用力．求：
（1）質(zhì)子剛進(jìn)入電場時(shí)的速度方向和大��；
（2）OC間的距離；
（3）若質(zhì)子到達(dá)C點(diǎn)后經(jīng)過第四限的磁場后恰好被放在x軸上D點(diǎn)處（圖上未畫出）的一檢測裝置俘獲，此后質(zhì)子將不能再返回電場，則CD間的距離為多少．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，真空中有以O(shè)1為圓心，r為半徑的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓形磁場邊界上的一點(diǎn)．磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外．x=r的虛線右側(cè)足夠大的范圍內(nèi)有方向豎直向下、大小為E的勻強(qiáng)電場．從O點(diǎn)在紙面內(nèi)向各個不同方向發(fā)射速率相同的質(zhì)子，設(shè)質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為r，已知質(zhì)子的電荷量為e，質(zhì)量為m．求：
（1）質(zhì)子射入磁場時(shí)的速度大��；
（2）速度方向沿y軸正方向射入磁場的質(zhì)子到達(dá)x軸所需的時(shí)間；
（3）速度方向與y軸正方向成37°角且與x軸正方向成127°角射入磁場的質(zhì)子到達(dá)x軸時(shí)的位置坐標(biāo)．（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）

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科目：高中物理 來源：2013年全國普通高等學(xué)校招生統(tǒng)一考試物理（海南卷帶解析） 題型：計(jì)算題

如圖所示，紙面內(nèi)有E、F、G三點(diǎn)，∠GEF=30°，∠EFG=135°，空間有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。先使帶有電荷量為q（q>0）的點(diǎn)電荷a在紙面內(nèi)垂直于EF從F點(diǎn)射出，其軌跡經(jīng)過G點(diǎn)；再使帶有同樣電荷量的點(diǎn)電荷b在紙面內(nèi)與EF成一定角度從E點(diǎn)射出，其軌跡也經(jīng)過G點(diǎn)，兩點(diǎn)電荷從射出到經(jīng)過G點(diǎn)所用的時(shí)間相同，且經(jīng)過G點(diǎn)時(shí)的速度方向也相同。已知點(diǎn)電荷a的質(zhì)量為m，軌道半徑為R，不計(jì)重力，求：

（1）點(diǎn)電荷a從射出到經(jīng)過G點(diǎn)所用的時(shí)間；
（2）點(diǎn)電荷b的速度大小。

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