题目内容


如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。一电子(质量为m、电量为e)从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动。当电子第一次穿越x轴时,恰好到达C点;当电子第二次穿越x轴时,恰好到达坐标原点;当电子第三次穿越x轴时,恰好到达D点。C、D两点均未在图中标出。已知A、C点到坐标原点的距离分别为d、2d。不计电子的重力。求

(1)电场强度E的大小;

(2)磁感应强度B的大小;

(3)电子从A运动到D经历的时间t.


【解析】:电子的运动轨迹如右图所示   (2分)

   (若画出类平抛和圆运动轨迹给1分)

(1)电子在电场中做类平抛运动

设电子从A到C的时间为t1

   (1分)

   (1分)

      (1分)

求出   E =     (1分)

(2)设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则

  θ = 45°  (1分)

求出              (1分)

电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力

       (1分)

由图可知            (2分)

求出                 (1分)

(3)由抛物线的对称关系,电子在电场中运动的时间为 3t1=  (2分)

电子在磁场中运动的时间    t2 =       (2分)

电子从A运动到D的时间   t=3t1+ t2 =         (2分)


练习册系列答案
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如图甲所示,A、B是一对平行放置的金属板,中心各有一小孔P、Q,PQ连线垂直金属板,从P点处连续不断地有质量为m、带电量为+q地带电粒子(重力不计)沿PQ方向放出,初速可忽略,在A、B间某时间t=0开始加有如图乙所示的交变电压,其电压大小为U,周期为T,带电粒子在A、B间运动过程中,粒子之间的相互作用力可忽略不计.

(1)请分别描述在0、T/8、T/4、3T/8时刻进入小孔P的粒子在两极板间的运动情况(设两板间距离足够大)。

(2)若在3T/8时刻前进入小孔P的粒子都可以从小孔Q中射出,则两板的间距d是多少?每个周期有多长时间有粒子从小孔Q中射出?

(3)若两板的间距d=5cm,U=2.5V。一质量m=2.0×10-27kg、电量q=+1.6×10-19C的带电粒子在t0=0时刻从紧临B板处无初速释放,刚好在2T时刻到达A板,则周期T应为多少?

(4)根据第(3)问的条件和结果,在T/5时刻进入小孔P的粒子,经过多长时间才能到达小孔Q。

34.如图所示,半径R = 0.8m的四分之一光滑圆弧轨道位于竖直平面内,与长CD = 2.0m的绝缘水平面平滑连接。水平面右侧空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,电场强度E = 40N/C,方向竖直向上,磁场的磁感应强度B = 1.0T,方向垂直纸面向外。两个质量均为m = 2.0×10-6kg的小球a和b,a球不带电,b球带q = 1.0×10-6C的正电,并静止于水平面右边缘处。将a球从圆弧轨道顶端由静止释放,运动到D点与b球发生正碰,碰撞时间极短,碰后两球粘合在一起飞入复合场中,最后落在地面上的P点。已知小球a在水平面上运动时所受的摩擦阻力f = 0.1mg, PN =,取g =10m/s2。a、b均可作为质点。求:

(1)小球a与b相碰后瞬间速度的大小v;

(2)水平面离地面的高度h;

(3)从小球a开始释放到落地前瞬间的整个运动过程中,ab系统损失的机械能ΔE。

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