题目内容

【题目】如图所示,在直角坐标系xoy的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场;垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ,O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点,OM=MP=L.在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场.一质量为m带电荷量为+q的带电粒子从电场中坐标为(-2L,-L)的点以速度V0沿+x方向射出,恰好经过原点O处射入磁场I,又从M点射出磁场I(粒子的重力忽略不计).求:

(1)第三象限匀强电场场强E的大小;

(2)磁场Ⅰ的磁感应强度B的大小;

(3)如果带电粒子能再次回到原点O,问磁场Ⅱ的宽度至少为多少?粒子两次经过原点O的时间间隔为多少.

【答案】(1) (2) (3) ,

【解析】

(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,则有

水平方向:

,

竖直方向:

,

联立解得,

;

(2)设到原点时带电粒子的竖直分速度为vy则

,

则粒子进入磁场时速度大小为

v=v0,

方向与x轴正向成45°,粒子进入区域Ⅰ做匀速圆周运动,由几何知识可得轨迹半径,

由洛伦兹力充当向心力,则有

,

可解得:

;

(3)粒子运动轨迹如图

在区域Ⅱ做匀速圆周的半径为

R2=L,

带电粒子能再次回到原点的条件是区域Ⅱ的宽度

d ≥R2+L=(+1)L,

粒子从O到M的运动时间

,

粒子从M到N的运动时间

,

粒子在区域Ⅱ中的运动时间

粒子两次经过原点O的时间间隔为

t总=2(t1+t2)+t3=

练习册系列答案
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【题目】如图1所示,在“验证动量守恒定律”实验中,A、B两球半径相同。先让质量为m1的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下,从轨道末端抛出,落到位于水平地面的复写纸上,在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把质量为m2的B球放在水平轨道末端,让A球仍从位置C由静止滚下,A球和B球碰撞后,分别在白纸上留下各自的落点痕迹,重复操作10次。M、P、N为三个落点的平均位置,未放B球时,A球的落点是P点,O点是轨道末端在记录纸上的竖直投影点,如图2所示。

(1)为了尽量减小实验误差,A球碰后要沿原方向运动,两个小球的质量应满足m1________m2(选填“>”或“<”)。

(2)实验中,不容易直接测定小球碰撞前后的速度。但是,可以通过仅测量______(填选项前的符号),间接地解决这个问题。

A.小球开始释放高度h

B.小球抛出点距地面的高度H

C.小球做平抛运动的水平位移

(3)关于本实验的条件和操作要求,下列说法正确的是________。

A.斜槽轨道必须光滑

B.斜槽轨道末端必须水平

C.B球每次的落点一定是重合的

D.实验过程中,复写纸和白纸都可以移动

(4)已知A、B两个小球的质量m1、m2,三个落点位置与O点距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内,若满足关系式________,则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。

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