题目内容
(18分)如图所示,在x轴下方的区域内存在+y方向的匀强电场,电场强度为E。在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xoy平面向外,磁感应强度为B。-y轴上的A点与O点的距离为d,一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放,经电场加速后从O点射入磁场,不计粒子的重力。
(1)求粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(2)要使粒子进人磁场之后不再经过x轴,求电场强度的取值范围;
(3)改变电场强度,使得粒子经过x轴时与x轴成θ=300的夹角,求此时粒子在磁场中的运动时间t及经过x轴的位置坐标值x0。
(1)(2)(3)
解析试题分析:(1)粒子在电场中加速,由动能定理得: ① -------(2分) 11
粒子进入磁场后做圆周运动,有: ② ----(2分)
解得粒子在磁场中运动的半径: ③ -------(2分)
(2)设场强为E0时,粒子离开磁场后恰好不再经过x轴,则离开磁
场时的速度方向与x轴平行,运动情况如图(甲),
易得: ④ --------(2分)
由③、④式解得: ⑤ -----------(2分)
因此,场强的范围: ⑥ -------(1分)
(3)粒子运动情况如图(乙),
由几何关系可得:
⑦ -------(2分)
粒子在磁场中的运动周期为: ⑧--------(1分)
粒子在磁场中的运动周期为: ⑨--------(1分)
联立②⑥⑦⑧可得: ⑩--------(1分)
由图可得粒子经过x轴时的位置横坐标值为: --------(2分)
如图所示,匀强磁场的方向垂直于光滑的金属导轨平面向里,极板间距为d的平行板电容器与总阻值为2R0的滑动变阻器通过平行导轨连接,电阻为R0的导体棒MN可在外力的作用下沿导轨从左向右做匀速直线运动。当滑动变阻器的滑动触头位于a、b的中间位置且导体棒MN的速度为v0时,位于电容器中P点的带电油滴恰好处于静止状态。若不计摩擦和平行导轨及导线的电阻,各接触处接触良好,重力加速度为g,则下列判断正确的是
A.油滴带正电荷 |
B.若将上极板竖直向上移动距离d,油滴将向上加速运动,加速度a = g/2 |
C.若将导体棒的速度变为2v0,油滴将向上加速运动,加速度a = g |
D.若保持导体棒的速度为v0不变,而将滑动触头置于a端,同时将电容器上极板向上移动距离d/3,油滴仍将静止 |