如圖所示,在xOy平面內(nèi),第Ⅰ象限中有勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E,方向沿x軸負(fù)方向,在第Ⅱ象限和第Ⅲ象限有勻強(qiáng)磁場,方向垂直于紙面向里.今有一個質(zhì)量為m、,電荷量為e的質(zhì)子(不計重力),從x軸上的P點(diǎn)以初速度v0垂直于電場方向進(jìn)入電場.經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后,沿著與y軸正方向成45°角的方向進(jìn)入磁場,從磁場中飛出時恰好能返回到原出發(fā)點(diǎn)P.試求:

(1)P點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離l;

(2)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B;

(3)質(zhì)子第二次在電場中運(yùn)動的時間t.

解:(1)質(zhì)子運(yùn)動軌跡如圖所示.質(zhì)子進(jìn)入電場從P到A做類平拋運(yùn)動,進(jìn)入磁場從A到C再到D做勻速圓周運(yùn)動,離開磁場從D到P做勻速直線運(yùn)動.

質(zhì)子經(jīng)過A點(diǎn)的速度vA=v0/cos45°=v0                                        ①

質(zhì)子從P到A,由動能定理:qEl=mvA2-mv02                                     ②

解得l=                                                                  ③

(2)設(shè)OA的距離為s1,OD的距離為s2,則s1=v0t                                      ④

l=(v0tan45°)t/2                                                                ⑤

解得s1=2l                                                                     ⑥

質(zhì)子從磁場中飛出時的方向與y軸亦成45°,所以s2=l                               ⑦

所以,質(zhì)子在磁場中的軌跡半徑為R=                                ⑧

由于R=                                                                  ⑨

解得B=                                                               ⑩

(3)質(zhì)子第二次在P點(diǎn)時,速度大小為v0,速度方向與x軸正方向成45°.質(zhì)子第二次在電場中運(yùn)動,在x方向做初速度為v0、加速度大小為a=的勻減速直線運(yùn)動.             

則有-l=v0t-·t2                                                         

解得t=(1+)                                                           


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?安徽模擬)如圖所示,在xoy平面上,直線OM與x軸正方向夾角為45°,直線OM左側(cè)存在平行y軸的勻強(qiáng)電場,方向沿y軸負(fù)方向.直線OM右側(cè)存在垂直xoy平面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場.一帶電量為q質(zhì)量為m帶正電的粒子(忽略重力)從原點(diǎn)O沿x軸正方向以速度vo射入磁場.此后,粒子穿過磁場與電場的邊界三次,恰好從電場中回到原點(diǎn)O.(粒子通過邊界時,其運(yùn)動不受邊界的影響)試求:
(1)粒子第一次在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑;
(2)勻強(qiáng)電場的強(qiáng)度;
(3)粒子從O點(diǎn)射出至回到O點(diǎn)的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在xOy平面的y軸左側(cè)存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,y軸右側(cè)區(qū)域Ⅰ內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=
mv0
qL
、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,區(qū)域Ⅰ、區(qū)域Ⅱ的寬度均為L,高度均為3L.質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子從坐標(biāo)為(-2L,-
2
L)的A點(diǎn)以速度v0沿+x方向射出,恰好經(jīng)過坐標(biāo)為[0,-(
2
-1)L]的C點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅰ.粒子重力忽略不計.

(1)求勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小E;
(2)求粒子離開區(qū)域Ⅰ時的位置坐標(biāo);
(3)要使粒子從區(qū)域Ⅱ上邊界離開磁場,可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場.試確定磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小范圍,并說明粒子離開區(qū)域Ⅱ時的速度方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2006?連云港二模)如圖所示,在xoy平面上,一個以原點(diǎn)O為中心、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著一勻強(qiáng)磁場.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于xoy平面向里.在O點(diǎn)處原來靜止著一個具有放射性的原子核--氮(
 
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7
N),某時刻該核發(fā)生衰變,放出一個正電子和一個反沖核.已知正電子從O點(diǎn)射出時沿x軸正方向,而反沖核剛好不會離開磁場區(qū)域.不計重力影響和粒子間的相互作用.
(1)試寫出衰變方程;
(2)畫出正電子和反沖核的軌跡示意圖;
(3)求正電子離開磁場區(qū)域時的坐標(biāo).

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在xOy平面上,一個以原點(diǎn)O為圓心,半徑為4R的原型磁場區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場,磁場的方向垂直于紙面向里,在坐標(biāo)(-2R,0)的A處靜止著一個具有放射性的原子核氮713N.某時刻該核發(fā)生衰變,放出一個正電子和一個反沖核,已知正電子從A處射出時速度方向垂直于x軸,且后來通過了y軸,而反沖核剛好不離開磁場區(qū)域.不計重力影響和離子間的相互作用.
(1)寫出衰變方程.
(2)求正電子做圓周運(yùn)動的半徑.
(3)求正電子最后過y軸時的坐標(biāo).

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,在xOy平面上,以y軸上點(diǎn)Ol為圓心,半徑為R=0.3m的圓形區(qū)域內(nèi),分布著一個方向垂直于xOy平面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場.一個比荷
q
m
=1.0×108C?kg-1的帶正電粒子,從磁場邊界上的原點(diǎn)O,以v=
3
×107m?s-1的初速度,沿不同方向射入磁場,粒子重力不計,求:
(1)粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑;
(2)粒子通過磁場空間的最長運(yùn)動時間.

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