题目内容
如图所示,某一空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,电场宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。右侧区域匀强磁场的磁感应强度大小也为B,方向垂直纸面向里,其右边界可向右边无限延伸。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程。求:
![]()
(1)带电粒子在磁场中的轨道半径
(2)中间磁场区域的宽度d;
(3)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。
(1)
(2)
(3)![]()
【解析】
试题分析:(1)带电粒子在电场中加速,由动能定理,可得: ![]()
带电粒子在磁场中偏转,由牛顿第二定律,可得:
由以上两式,可得
(2)由于在两磁场区域中粒子运动半径相同,如图所示,三段圆弧的圆心组成的三角形ΔO1O2O3是等边三角形,其边长为2R。所以中间磁场区域的宽度为
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(3)在电场中
,
在中间磁场中运动时间
在右侧磁场中运动时间
,
则粒子第一次回到O点的所用时间为:![]()
考点:本题考查了带电粒子在电磁场中的运动,
点评:粒子在磁场中的运动一定要注意找出圆心和半径,进而能正确的应用好几何关系,则可顺利求解!
(1)如图所示为空间某一电场的电场线,a、b两点为其中一条竖直向下的电场线上的两点,该两点的高度差为h,一个质量为m、带电量为+q的小球从a点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为,则ab两点的电势差为U= 。若质量为m、带电量为-q的小球从a点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为 。
(2)某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6为计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出.从纸带上测出x1=3.20cm,x5=8.42cm,则木块加速度大小a= m/s2(保留两位有效数字)。
(3)如图所示,某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的右侧观察到 P1像和P2像,当P1的像恰好被P2像挡住时,插上大头针P3和P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像.在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。
① 在答题纸的图上画出对应的光路;
② 为了测出三棱镜玻璃材料的折射率,若以AB作为分界面,需要测量的量是 和 ,在图上标出它们;
③ 三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n= 。
④ 若在测量过程中,放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置底边仍重合),则以AB作为分界面,三棱镜材料折射率的测量值 真实值(填“大于”、“小于”、“等于”)。
(1)如图所示为空间某一电场的电场线,a、b两点为其中一条竖直向下的电场线上的两点,该两点的高度差为h,一个质量为m、带电量为+q的小球从a点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为,则ab两点的电势差为U= 。若质量为m、带电量为-q的小球从a点静止释放后沿电场线运动到b点时速度大小为 。
(2)某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6为计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出.从纸带上测出x1=3.20cm,x5=8.42cm,则木块加速度大小a= m/s2(保留两位有效数字)。
(3)如图所示,某同学为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的右侧观察到 P1像和P2像,当P1的像恰好被P2像挡住时,插上大头针P3和P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像.在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。
① 在答题纸的图上画出对应的光路;
② 为了测出三棱镜玻璃材料的折射率,若以AB作为分界面,需要测量的量是 和 ,在图上标出它们;
③ 三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n= 。
④ 若在测量过程中,放置三棱镜的位置发生了微小的平移(移至图中的虚线位置底边仍重合),则以AB作为分界面,三棱镜材料折射率的测量值 真实值(填“大于”、“小于”、“等于”)。