题目内容

【题目】如图所示,在xoy平面内有和它垂直的范围足够大且方向向里的匀强磁场,磁感强度大小为B。质量为,带电量为+q的粒子,从点以某一初速度垂直射入磁场,不计重力,其轨迹与x轴交于M点,与y轴交于N点(图中M、N未画出)。求:

(1)粒子初速度方向与x轴正向夹角θ 的正切值

(2)粒子初速度v的大小;

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)粒子进入磁场后做匀速圆周运动,作出运动轨迹,由几何关系即可求解;
(2)根据几何关系求出半径R,根据洛伦兹力提供向心力公式即可求解.

(1)磁场方向垂直坐标平面向里时,粒子初速度方向与x轴的夹角为θ,射入磁场做匀速圆周运动,由几何关系可作出轨迹如图所示:


设圆半径为R,由数学关系得:

由①②解得:
所以θ=arctan

(2)由①②解得:R=
由洛伦兹力提供向心力得:Bqv=m
解得:

练习册系列答案
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【题目】如图所示,底板长度L=1 m、总质量M=10 kg的小车放在光滑水平面上,原长为的水平轻弹簧左端固定在小车上.现将一质量m=1 kg的钢块C(可视为质点)放在小车底板上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,弹簧弹性势能Ep0=8.14 J.开始时小车和钢块均静止,现突然烧断细绳,钢块被释放,使钢块离开弹簧水平向右运动,与B端碰后水平向左反弹,碰撞时均不考虑系统机械能的损失.若小车底板上左侧一半是光滑的,右侧一半是粗糙的,且与钢块间的动摩擦因数μ=0.1,取重力加速度g=10 m/s2.

①求钢块第1次离开弹簧后的运动过程中弹簧的最大弹性势能Epmax.

②钢块最终停在何处?

【答案】7.14 J 0.36 m

【解析】试题分析:钢块和小车大作用的过程中,动量守恒,由能量守恒可求弹簧的最大弹性势能Epmax,和钢块最终位置。

烧断细绳后,当钢块第1次从B端返回后压缩弹簧且与小车速度相等时,弹簧的弹性势能最大,设此时速度为v1,则根据动量守恒定律有

根据能量守恒定律有

Epmax=7.14 J

钢块最终停在粗糙的底板上,此时小车与钢块的共同速度设为v2,则根据动量守恒定律有,得

根据能量守恒定律有

xmax=8.14 m

钢块最终停止时与B端相距为

型】解答
束】
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【题目】(18 分)如图所示,在平面直角坐标系第Ⅲ象限内充满+y 方向的匀强电场, 在第Ⅰ象限的某个圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场(电场、磁场均未画出);一个比荷为的带电粒子以大小为 v 0的初速度自点沿+x 方向运动,恰经原点O进入第Ⅰ象限,粒子穿过匀强磁场后,最终从 x轴上的点 Q(9 d,0 )沿-y 方向进入第Ⅳ象限;已知该匀强磁场的磁感应强度为 ,不计粒子重力。

(1)求第Ⅲ象限内匀强电场的场强E的大小;

(2) 求粒子在匀强磁场中运动的半径R及时间t B

(3) 求圆形磁场区的最小半径rm

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