如图所示.真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场.半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场.磁感应强度为B.圆形边界分别相切于ad.bc边的中点e.f.一带电粒子以初速度v0沿着ef方向射入该区域后能做直线运动,当撤去磁场并保留电场.粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域.已知.忽略粒子的重力.求:(1)带电粒子的电荷题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

（17分）如图所示，真空中的矩形abcd区域内存在竖直向下的匀强电场，半径为R的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆形边界分别相切于ad、bc边的中点e、f。一带电粒子以初速度v₀沿着ef方向射入该区域后能做直线运动；当撤去磁场并保留电场，粒子以相同的初速度沿着ef方向射入恰能从c点飞离该区域。已知，忽略粒子的重力。求：

（1）带电粒子的电荷量q与质量m的比值；
（2）若撤去电场保留磁场，粒子离开矩形区域时的位置。

（1）（2）ab边距离b点

解析试题分析：（1）设匀强电场强度为E，当电场和磁场同时存在时，粒子沿ef方向做直线运动，有：
          ①
当撤去磁场，保留电场时，粒子恰能从c点飞出，有：
          ②
          ③
          ④
联解①②③④得：
          ⑤
（2）若撤去电场保留磁场，粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图所示。  ⑥

设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x，则由牛顿第二定律：
         ⑦
由图中几何关系得：
          ⑧
        ⑨
联解⑦⑧⑨得：        ⑩
考点：带电粒子在复合场（电场磁场）中的运动牛顿第二定律平抛运动

练习册系列答案

相关题目

（16分）如图所示，半径为R的光滑圆周轨道固定在竖直面内，轨道底部有一质量为的小球，以初速度沿轨道向上运动，求：

（1）小球运动到轨道最高点C时对轨道的压力大小？
（2）若大小可调节，小球在运动过程中出现脱轨现象，则的大小范围？

如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端（B与小车间的动摩擦因数为）。某时刻观察到细线偏离竖直方向角，

求：此刻小车对物块B产生作用力的大小和方向

在半径R＝4000 km的某星球表面，宇航员做了如下实验，实验装置如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成，将质量m＝0.2 kg的小球从轨道上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F，改变H的大小，可测出相应的F大小，F随H的变化关系如图乙所示，忽略星球自转．

求：（1）圆弧轨道BC的半径r；
（2）该星球的第一宇宙速度v_Ⅰ．

(15分)如图甲所示，弯曲部分AB和CD是两个半径相等的1/4圆弧，中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径)，分别与上下圆弧轨道相切连接，BC段的长度L可作伸缩调节，下圆弧轨道与地面相切，其中D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点，整个轨道固定在竖直平面内，一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出，今在A、D两点各放一个压力传感器，测试小球对轨道A、D两点的压力，计算出压力差ΔF，改变BC的长度L，重复上述实验，最后绘得的ΔF-L图象如图乙所示。(不计一切摩擦阻力，g取10m/s²)

⑴某一次调节后，D点的离地高度为0.8m，小球从D点飞出，落地点与D点的水平距离为2.4m，求小球经过D点时的速度大小；
⑵求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径。

（16分）如图所示，半径为、质量为m的小球用两根不可伸长的轻绳a、b连接，两轻绳的另一端系在一根竖直杆的A、B两点上，A、 B两点相距为l，当两轻绳伸直后，A、B两点到球心的距离均为l。当竖直杆以自己为轴转动并达到稳定时（细绳a、b与杆在同一竖直平面内）。求：

（1）竖直杆角速度ω为多大时，小球恰离开竖直杆?
（2）轻绳a的张力F_a与竖直杆转动的角速度ω之间的关系。

(16分)如图所示，在水平匀速运动的传送带的左端（P点），轻放一质量为m=1kg的物块，物块随传送带运动到A点后抛出，物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。B、D为圆弧的两端点，其连线水平。已知圆弧半径R=1.0m，圆弧对应的圆心角θ=106º，轨道最低点为C，A点距水平面的高度h=0.80m。（g取10m/s²，
sin53º=0.8，cos53º=0.6）求：

（1）物块离开A点时水平初速度的大小；
（2）物块经过C点时对轨道压力的大小；
（3）设物块与传送带间的动摩擦因数为0.3，传送带的速度为5m/s，求PA间的距离。

一工件置于水平地面上，其AB段为一半径R＝1.0 m的光滑圆弧轨道，BC段为一长度L＝0.5 m的粗糙水平轨道，二者相切于B点，整个轨道位于同一竖直平面内，P点为圆弧轨道上的一个确定点．一可视为质点的物块，其质量m＝0.2 kg，与B、C间的动摩擦因数μ₁＝0.4.工件质量M＝0.8 kg，与地面间的动摩擦因数μ₂＝0.1.(取g＝10 m/s²)

(1)若工件固定，将物块由P点无初速度释放，滑至C点时恰好静止，求P、C两点间的高度差h；
(2)若将一水平恒力F作用于工件，使物块在P点与工件保持相对静止，一起向左做匀加速直线运动，求F的大小

（12分）如图所示，竖直光滑四分之三圆轨道BCD固定在水平面AB上，轨道圆心为O，半径R=1m，轨道最低点与水平面相切于B点，C为轨道最高点，D点与圆心O等高．一质量的小物块，从水平面上以速度竖直向上抛出，物块从D点进入圆轨道，最终停在A点，物块与水平面间的动摩擦因数=0．4，取.求：

（1）物块运动到D点时的速度；(可以保留根式)
（2）物块运动到C点时，对轨道的压力大小；
（3）物块从B点运动到A点所用的时间及A、B间的距离．

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