题目内容
18.分析 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,找出圆心根据牛顿第二定律并结合几何关系列式;在电场中做类似平抛运动,垂直电场线方向做匀速直线运动,平行电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动,根据分位移公式列式,最后联立方程组求解.
解答
解:粒子在磁场中做匀速圆周运动,如图所示.由于粒子在分界线处的速度与分界线垂直.
圆心O应在分界线上,OP长度即为粒子运动的圆弧的半径R.由几何关系得:${R_2}=l_1^2+{(R-d)^2}$…①
设粒子的质量和所带正电荷分别为m和q,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得:$qvB=m\frac{v^2}{R}$…②
设P′为虚线与分界线的交点,∠POP′=α,则粒子在磁场中的运动时间为:${t_1}=\frac{Rα}{v}$…③
式中有sin$α=\frac{l_1}{R}$…④
粒子进入电场后做类平抛运动,其初速度为v,方向垂直于电场.
设粒子的加速度大小为a,由牛顿第二定律得:qE=ma…⑤
由运动学公式有:$d=\frac{1}{2}a{t^2}$…⑥
l2=vt2 …⑦
由①②⑤⑥⑦式解得:$\frac{E}{B}=\frac{{l_1^2+{d^2}}}{l_2^2}v$…⑧
由①③④⑦式解得:$\frac{t_1}{t_2}=\frac{{l_1^2+{d^2}}}{{2d{l_2}}}$arcsin$(\frac{{2d{l_1}}}{{l_1^2+{d^2}}})$;
答:电场强度与磁感应强度大小之比为:$\frac{{l}_{1}^{2}+{d}^{2}}{{l}_{2}^{2}}$,粒子在磁场与电场中运动时间之比为:arcsin$(\frac{{2d{l_1}}}{{l_1^2+{d^2}}})$
点评 本题关键是明确粒子的运动规律并画出运动轨迹,然后分段按照牛顿第二定律、向心力公式、类似平抛运动的分位移公式列式求解.
| A. | 牛顿发现了万有引力定律 | |
| B. | 牛顿通过实验证实了万有引力定律 | |
| C. | 丹麦的天文学家第谷提出了行星运动的三大定律,揭示了行星运动的规律 | |
| D. | 相对论的创立表明经典力学已不再适用 |
| A. | 2:π | B. | 1:2 | C. | 2π:1 | D. | 2:1 |
| A. | M点的电势比P点的电势高 | |
| B. | 将负电荷由O点移动到P点,电场力做正功 | |
| C. | MN 两点间的电势差大于O、M两点间的电势差 | |
| D. | 在O点静止释放一带正电粒子,该粒子将沿y轴做加速直线运动 |
| A. | 只增加原线圈的匝数 | B. | 只增加副线圈的匝数 | ||
| C. | 只增大R1的电阻值 | D. | 断开开关S |
| A. | 甲图中支持力对人做正功 | B. | 乙图中支持力对人做正功 | ||
| C. | 甲图中摩擦力对人做正功 | D. | 乙图中摩擦力对人做正功 |
①运行的时间相等 ②加速度相同 ③落地时的速度相同 ④落地时的动能相等.
| A. | ①③ | B. | ②③ | C. | ①④ | D. | ②④ |
| A. | 位移的大小可能小于4m | B. | 位移的大小不可能大于10m | ||
| C. | 加速度的大小可能小于4m/s2 | D. | 加速度的大小可能大于10m/s2 |