(2013?南通一模)如圖所示,在長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)、寬度d=5cm的區(qū)域MNPQ內(nèi),有垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.33T.水平邊界MN上方存在范圍足夠大的豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度E=200N/C.現(xiàn)有大量質(zhì)量m=6.6×10-27kg、電荷量q=3.2×10-19C的帶負(fù)電的粒子,同時(shí)從邊界PQ上的O點(diǎn)沿紙面向各個(gè)方向射入磁場(chǎng),射入時(shí)的速度大小均為v=1.6×106m/s,不計(jì)粒子的重力和粒子間的相互作用.求:

(1)求帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r;
(2)求與x軸負(fù)方向成60°角射入的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
(3)當(dāng)從MN邊界上最左邊射出的粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),求仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與x軸正方向的夾角范圍,并寫(xiě)出此時(shí)這些粒子所在位置構(gòu)成的圖形的曲線方程.
分析:洛倫茲力提供向心力,代人公式可以求出半徑;
畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,由幾何關(guān)系知,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為30°,粒子平行于場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng),求出粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度 進(jìn)而求出粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
由幾何關(guān)系可知,從MN邊界上最左邊射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為60°,進(jìn)而確定仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與x軸正方向的夾角范圍.
解答:解:(1)洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律有qvB=m
v2
r

解得   r=0.1m

(2)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示,由幾何關(guān)系知,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為30°,粒子平行于場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)                                
粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度 a=
qE
m

粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t=
2v
a

解得  t=3.3×10-4s
(3)如圖乙所示,由幾何關(guān)系可知,從MN邊界上最左邊射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為60°,圓心角小于60°的粒子已經(jīng)從磁場(chǎng)中射出,此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角均為60°.
則仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與x軸正方向的夾角范圍為30°~60°
所有粒子此時(shí)分布在以O(shè)點(diǎn)為圓心,弦長(zhǎng)0.1m為半徑的圓周上 
曲線方程為  x2+y2=R2(R=0.1m,
3
20
m
≤x≤0.1m) 
點(diǎn)評(píng):本題的難點(diǎn)是分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況,可通過(guò)畫(huà)軌跡圖象分析,由于仍在磁場(chǎng)中的粒子的軌跡的長(zhǎng)度與從MN邊界上最左邊射出的粒子長(zhǎng)度相同,仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向在臨界條件以內(nèi).
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?南通一模)如圖所示,A、B、C是三個(gè)完全相同的燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計(jì)).則( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?南通一模)某同學(xué)為了測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì) E和內(nèi)阻 r,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路.已知定值電阻R0=20Ω,電壓表V2的內(nèi)阻很大,可視為理想電壓表.
(1)根據(jù)圖甲所示電路,請(qǐng)?jiān)谝覉D中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,完成實(shí)物電路的連接.

(2)實(shí)驗(yàn)中,該同學(xué)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,讀出電壓表V1和V2的示數(shù)U1、U2,數(shù)據(jù)如下表所示.請(qǐng)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在圖丙所示的坐標(biāo)紙中畫(huà)出U2-U1的圖線.
次數(shù) 1 2 3 4 5 6
U1/V 1.0 2.0 3.0 4.0 4.5 5.0
U2/V 16.5 15.2 15.0 12.0 11.1 10.3

(3)由圖象可得該電源的電動(dòng)勢(shì)E=
18.0
18.0
V,內(nèi)阻r=
30.0
30.0
Ω.
(4)實(shí)驗(yàn)電路測(cè)得的電源內(nèi)阻的阻值
大于
大于
(選填“大于”、“小于”或“等于”)真實(shí)值.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?南通一模)回旋加速器在科學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用,其原理如圖所示.D1和D2是兩個(gè)中空的半圓形金屬盒,置于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,它們接在電壓為U、周期為T(mén)的交流電源上.位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子(初速度可以忽略),它們?cè)趦珊兄g被電場(chǎng)加速.當(dāng)質(zhì)子被加速到最大動(dòng)能Ek后,再將它們引出.忽略質(zhì)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,則下列說(shuō)法中正確的是( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?南通一模)如圖所示,相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ,上端連接定值電阻R,導(dǎo)軌上水平虛線MNPQ區(qū)域內(nèi),存在著垂直于軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界d處由靜止釋放,導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)距離s到達(dá)CD位置,速度增加到v1,此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌的拉力,使導(dǎo)體棒以速度v1勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間t后離開(kāi)磁場(chǎng).導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且電接觸良好,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,重力加速度為g.求:
(1)導(dǎo)體棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E;
(2)導(dǎo)體棒到達(dá)CD位置時(shí),電阻R上的電功率P;
(3)整個(gè)過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱Q.

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案