一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子以速度v0從O點(diǎn)沿y軸正方向射入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,O為磁場邊界上的一點(diǎn),磁場方向垂直紙面向外,粒子飛出磁場區(qū)域后,從b處穿過x軸,速度方向與x軸正方向的夾角為30°,同時進(jìn)入場強(qiáng)大小為E,方向與x軸負(fù)方向成60°角斜向下的勻強(qiáng)電場中,通過了b點(diǎn)正下方c點(diǎn),如圖所示,已知b到O的距離為L,粒子的重力不計。試求:

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B;

(2)圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的最小面積;

(3)c點(diǎn)到b點(diǎn)的距離。

解:(1)設(shè)粒子在磁場中勻速圓周運(yùn)動的半徑為R

qvB=m

根據(jù)題意做粒子運(yùn)動軌跡如圖,圓弧Oa表示粒子在磁場中運(yùn)動,圓心為O′,a即粒子離開磁場區(qū)的位置,拋物線bc為粒子在電場中運(yùn)動的軌跡

由圖中幾何關(guān)系得

L=3R②

由①②求得B=。③

(2)要使磁場的區(qū)域有最小面積,則Oa應(yīng)為磁場區(qū)域的直徑,

由幾何關(guān)系知=cos30°

r=

勻強(qiáng)磁場的最小面積為Smin=πr2=。⑤

(3)帶電粒子進(jìn)入電場后,由于速度方向與電場力方向垂直,故做類平拋運(yùn)動,由運(yùn)動的合成知識有

ssin30°=v0t⑥

scos30°=at2

a=

聯(lián)立④⑤⑥解得s=。⑨

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,在水平地面上方附近有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向水平并垂直紙面向里.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面(垂直于磁場方向的平面)做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動,重力加速度為g.
(1)此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小為
mg
q
mg
q
,方向
豎直向上
豎直向上

(2)若某時刻微粒在場中運(yùn)動到P點(diǎn)時,其速度方向與水平方向的夾角為θ=60°,且已知P點(diǎn)與水平地面間的距離等于其做圓周運(yùn)動的半徑.則該微粒運(yùn)動到最高點(diǎn)時與水平地面間的距離為
5mv
2qB
5mv
2qB

(3)當(dāng)帶電微粒運(yùn)動至最高點(diǎn)時,將電場強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉淼?span id="pbxldfl" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
1
2
(不計電場變化對原磁場的影響),且?guī)щ娢⒘D苈渲恋孛,則帶電微粒落至地面時的速度大小為
v2+
5mgv
2qB
v2+
5mgv
2qB

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?崇文區(qū)一模)如圖所示,在水平地面上方附近有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向水平并垂直紙面向里.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電微粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面(垂直于磁場方向的平面)做速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動,重力加速度為g.
(1)求此區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向
(2)若某時刻微粒在場中運(yùn)動到P點(diǎn)時,速度與水平方向的夾角為60°,且已知P點(diǎn)與水平地面間的距離等于其做圓周運(yùn)動的半徑.求該微粒運(yùn)動到最高點(diǎn)時與水平地面間的距離.
(3)當(dāng)帶電微粒運(yùn)動至最高點(diǎn)時,將電場強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉淼?span id="hb7jbrr" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
12
(不計電場變化對原磁場的影響),且?guī)щ娢⒘D苈渲恋孛,求帶電微粒落至地面時的速度大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?日照一模)如圖所示,在直角坐標(biāo)系xoy的第一、四象限區(qū)域內(nèi)存在兩個有界的勻強(qiáng)磁場:垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場I、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場II,O、M、P、Q為磁場邊界和x軸的交點(diǎn)OM=MP=L.在第三象限存在沿y軸正向的勻強(qiáng)電場.一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子從電場中坐標(biāo)為(-2L,-L)的點(diǎn)以速度υ0沿+x方向射出,恰好經(jīng)過原點(diǎn)O處射入?yún)^(qū)域I又從M點(diǎn)射出區(qū)域I(粒子的重力忽略不計).
(1)求第三象限勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大;
(2)求區(qū)域I內(nèi)勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;
(3)如帶電粒子能再次回到原點(diǎn)O,問區(qū)域II內(nèi)磁場的寬度至少為多少?粒子兩次經(jīng)過原點(diǎn)O的時間間隔為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,直線MN上方存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子在紙面內(nèi)以某一速度從A點(diǎn)射入,其方向與MN成30°角,A點(diǎn)到MN的垂直距離為d,帶電粒子重力不計.求:
(1)當(dāng)v滿足什么條件時,粒子能回到A點(diǎn);
(2)在第(1)問的條件下,粒子在磁場中運(yùn)動的時間t.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2013?遼寧二模)如圖甲所示,光滑、絕緣直角三角型斜面MON固定在水平地面上,ON邊長s=12m,θ=370;虛線左、右空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=
2πm
q
(T)
B2=
4πm
q
(T)
的勻強(qiáng)磁場,方向分別垂直于紙面向里、向外;整個空間存在著豎直方向的、隨時間交替變化的勻強(qiáng)電場(如圖乙所示,豎直向上方向為正方向).在距O點(diǎn)L=
6
π
(m)
處的P點(diǎn)有一物塊拋射器,在t=0時刻將一質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q>0)的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))拋入電磁場,小物塊恰好能在O點(diǎn)切入ON斜面.設(shè)小物塊在ON面上滑行時無電荷損失且所受洛倫茲力小于2mgcosθ,求:
(1)小物塊拋出速度的大;
(2)小物塊從拋出到運(yùn)動至N點(diǎn)所用時間.

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