题目内容

(22分).如图(甲)所示,在xoy平面内有足够大的匀强电场,电场方向竖直向上,电场强度E=40N/C.在y轴左侧平面内有足够大的瞬时磁场,磁感应强度B1随时间t变化规律如图(乙)所示,15π s后磁场消失,选定磁场垂直向里为正方向.在y轴右侧平面内还有方向垂直纸面向外的恒定的匀强磁场,分布在一个半径为r=0.3m的圆形区域(图中未画出),且圆的左侧与y轴相切,磁感应强度B2=0.8T.t=0时刻,一质量m=8×10-4kg、电荷量q=2×10-4C的微粒从x轴上xP=-0.8m处的P点以速度v=0.12m/s向x轴正方向入射.(计算结果保留二位有效数字)

(1)求微粒在第二像限运动过程中离y轴、x轴的最大距离;

(2)若微粒穿过y轴右侧圆形磁场时,速度方向的偏转角度最大,求此圆形磁场的圆心坐标(x、y);

(3)若微粒以最大偏转角穿过磁场后, 击中x轴上的M点,求微粒从射入圆形磁场到击中M点的运动时间t。

 

(1)离y轴的最大距离S= (s)

离x的最大距离S´=2.4(s)

(2)x=0.3m,y= 2.2.5m

(3)

解析:

(1)因为微粒射入电磁场后受  =Eq=8×10-3(N)

                                  mg=8×10-3(N)

=mg,所以微粒在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动                      (2分)

qB1=m

R1=   (2分)

 (2分)

所以从乙图可知在       (s)

内微粒向上匀速圆周运动

(s)内微粒向左匀速运

 动,运动位移S1= (s)             (1分)

内,微粒又向上匀速圆周运动以后向右匀速穿过y轴.

所以,离y轴的最大距离S=xp+ S1+R1 =1.4+0.6(s)         (2分)

离x的最大距离S´=2R×2=4R=2.4(s)                          (2分)

(2)如图微粒穿过圆磁场要求偏角最大,必须入射点A与出射点B连线为磁场圆的直径

                    (2分)

所以最大偏角                                       (1分)

所以如图圆心坐标x=0.3m                                    (1分)

y= S´-rcos600=2.4-0.3×m                          (2分)

(3)微粒在圆磁场中的运动时间t1==   (2分)

微粒射出圆磁场后匀速运动如图

微粒射出B点y方向速度

s  (计算结果为给1分)                  (2分)

                                 (1分)

(t=26(s)同样给分)

 

 

练习册系列答案
相关题目
如图(甲)所示,在利用重物自由下落验证机械能守恒定律的实验中,某实验小组打出了三条纸带,但是由于实验操作不规范,三条打点精英家教网纸带的第1个点和第2个点之间的距离都明显的大于2mm,于是他们选择了如图(乙)所示的一条点迹清晰且在
一条直线上的纸带进行数据处理.他们首先在所选择纸带的前四个点的下方标上1、2、3、4,在后面适当位置又选了五个计数点A、B、C、D、E;然后,他们又设计了四种数据处理方案来验证机械能守恒定律.
方案1:选择第1个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第1个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,再数出计数点B、C、D到第1个点的时间间隔数k,利用Vn=gkT算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,比较“mghn和
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m
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”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案2:选择第1个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第1个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,利用Vn=
hn+1-hn-1
2T
算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,比较“mghn和
1
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m
V
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n
”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案3:选择第3个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第3个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,再数出计数点B、C、D到第1个点的时间间隔数k,利用Vn=gkT算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,利用V3=2gT求出打第3个点时重物的速度,比较“mghn和(
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)”是否相等来验证机械能是否守恒.
方案4:选择第3个点作为过程的起点,分别选择计数点B、C、D作为过程的终点,用刻度尺量出计数点A、B、C、D、E到第3个点的距离h1、h2、h3、h4、h5,利用Vn=
hn+1-hn-1
2T
算出重物运动到计数点B、C、D时的速度,再测出第2个点到第4个点之间的距离S,利用V3=
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求出打第3个点时重物的速度,比较“mghn和(
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)”是否相等来验证机械能是否守恒.
(1)你认为最合适的方案是
 
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(2)说出两条你认为其他方案不合适的理由:
理由1:
 
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理由2:
 
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