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如图所示,带电粒子以初速度v0从a点沿x轴正方向进入匀强磁场,运动中经过b点,Oa=Ob;若撤去磁场,加一个与y轴平行的匀强电场,粒子以相同的初速度v0从a点进入电场,粒子仍能通过b点。不计粒子重力,那么电场强度E与磁感应强度B之比以及粒子从a到b在磁场中与在电场中运动的时间之比分别为( )

A.2v0 B.C.1 D.


【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动.K2

【答案解析】AD解析:设oa=ob=d,因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,

所以圆周运动的半径正好等于d,粒子在磁场中做匀速圆周运动,

由牛顿第二定律得:qv0B=m,解得:B=,粒子的运动时间:t1=T=

如果换成匀强电场,水平方向以v0做匀速直线运动,在水平方向:d=v0t2,

竖直沿y轴负方向做匀加速运动,即:d=)2,解得:E=

解得:=2v0,=

故选:AD.

【思路点拨】带电粒子以速度v0从a点进入匀强磁场,运动中经过b点,Oa=Ob,所以圆周运动的半径正好等于d,根据半径公式求出B,如果换成匀强电场,则粒子做类平抛运动,根据平抛运动的基本规律即可求解.

练习册系列答案
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如图(a)所示,两个完全相同的“人”字型金属轨道面对面正对着固定在竖直平面内,间距为d,它们的上端公共轨道部分保持竖直,下端均通过一小段弯曲轨道与一段直轨道相连,底端置于绝缘水平桌面上。MM′、PP′(图中虚线)之下的直轨道MN、M′N′、PQ、P′Q′长度均为L且不光滑(轨道其余部分光滑),并与水平方向均构成37°斜面,在左边轨道MM′以下的区域有垂直于斜面向下、磁感强度为B0的匀强磁场,在右边轨道PP′以下的区域有平行于斜面但大小未知的匀强磁场Bx,其它区域无磁场。QQ′间连接有阻值为2R的定值电阻与电压传感器(e、f为传感器的两条接线)。另有长度均为d的两根金属棒甲和乙,它们与MM′、PP′之下的轨道间的动摩擦因数均为μ=1/8。甲的质量为m、电阻为R;乙的质量为2m、电阻为2R。金属轨道电阻不计。

先后进行以下两种操作:

操作Ⅰ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧,从某处由静止释放,运动到底端NN′过程中棒始终保持水平,且与轨道保持良好电接触,计算机屏幕上显示的电压—时间关系图像U—t图如图(b)所示(图中U已知);

操作Ⅱ:将金属棒甲紧靠竖直轨道的左侧、金属棒乙(图中未画出)紧靠竖直轨道的右侧,在同一高度将两棒同时由静止释放。多次改变高度重新由静止释放,运动中两棒始终保持水平,发现两棒总是同时到达桌面。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

(1)试判断图(a)中的e、f两条接线,哪一条连接电压传感器的正接线柱;

(2)试求操作Ⅰ中甲释放时距MM′的高度h;

(3)试求操作Ⅰ中定值电阻上产生的热量Q;

(4)试问右边轨道PP′以下的区域匀强磁场Bx的方向和大小如何?在图(c)上画出操作Ⅱ中计算机屏幕上可能出现的几种典型的U-t关系图像。

 


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