分析 (1)t=0時(shí)刻從粒子源射出的粒子在電場(chǎng)中先向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),再垂直進(jìn)入磁場(chǎng),進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)粒子的周期公式求出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間.
(2)求出粒子在電場(chǎng)中在豎直方向的位移,然后由牛頓第二定律求出粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,最后求出線段長(zhǎng)度S.
(3)求出粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)在y軸方向的位移,然后求出電場(chǎng)強(qiáng).
解答 解:(1)t=0時(shí)刻從粒子源射出的粒子在y軸方向先向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),最后垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),進(jìn)過(guò)半個(gè)圓后再次進(jìn)入電場(chǎng),粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期:T=$\frac{2πm}{qB}$=$\frac{2l}{{v}_{0}}$,粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:t=$\frac{1}{2}$T=$\frac{l}{{v}_{0}}$;
(2)t=0時(shí)刻從粒子源射出的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)在y軸上的位移:
y=2×$\frac{1}{2}$at12=$\frac{q{E}_{0}}{m}$×$(\frac{l}{2{v}_{0}})^{2}$=$\frac{l}{2}$,
由對(duì)稱性可知,在t=$\frac{l}{2{v}_{0}}$時(shí)刻射出的粒子在y軸上的位移:y′=-$\frac{l}{2}$,
粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后都做順時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng),經(jīng)半個(gè)圓周后離開(kāi)磁場(chǎng),
則粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與直線x=l的交點(diǎn)所構(gòu)成的線段的長(zhǎng)度s=y+|y′|=l;
(3)t=0時(shí)刻從粒子源射出的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)在y軸上的位移:
y=2×$\frac{1}{2}$at12=$\frac{qE}{m}$×$(\frac{l}{2{v}_{0}})^{2}$=$\frac{qE{l}^{2}}{4m{v}_{0}^{2}}$,
粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,
由牛頓第二定律可得:qv0B=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$,解得:r=$\frac{l}{π}$,
粒子能經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(l,0),則:y=2r,解得:E=$\frac{8m{v}_{0}^{2}}{πql}$,則E0=E=$\frac{8m{v}_{0}^{2}}{πql}$;
答:(1)t=0時(shí)刻從粒子源射出的粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為$\frac{l}{{v}_{0}}$;
(2)若E0=$\frac{2m{{v}_{0}}^{2}}{ql}$,求足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與直線x=l的交點(diǎn)所構(gòu)成的線段的長(zhǎng)度S為l;
(3)若粒子每次到達(dá)y軸將以原速率反向彈回,為使t=0時(shí)刻從粒子源射出的粒子能經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(l,0),電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E0為$\frac{8m{v}_{0}^{2}}{πql}$.
點(diǎn)評(píng) 本題考查了粒子在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),分析求出粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程是正確解題的關(guān)鍵,分析清楚粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程后應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式、牛頓第二定律可以解題.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 用螺絲刀調(diào)節(jié)表盤中間部位的指針定位螺絲,使表針指零 | |
B. | 把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×1K”位置 | |
C. | 把選擇開(kāi)關(guān)旋到“×100”位置 | |
D. | 調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使表針指向歐姆零點(diǎn) | |
E. | 將紅表筆和黑表筆接觸 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 它是靠摩擦起電的原理來(lái)發(fā)電的 | |
B. | 它是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置 | |
C. | 磁體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)穿過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有變化 | |
D. | 它相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī) |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 點(diǎn)電荷就是體積很小的帶電體 | |
B. | 點(diǎn)電荷是一種理想模型 | |
C. | 點(diǎn)電荷就是元電荷 | |
D. | 體積大的點(diǎn)電荷肯定不能看成點(diǎn)電荷 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 穿過(guò)線圈的磁通量等于零,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零 | |
B. | 穿過(guò)線圈的磁通量等于零,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 | |
C. | 穿過(guò)線圈的磁通量最大,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零 | |
D. | 穿過(guò)線圈的磁通量最大,線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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