练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    如图为某种新型设备内部电、磁场分布情况图．自上而下分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域．区域Ⅰ宽度为d1，分布沿纸面向下的匀强电场E1；区域Ⅱ宽度为d2，分布垂直纸面向里的匀强磁场B1；宽度可调的区域Ⅲ中分布沿纸面向下的匀强电场E2和垂直纸面向里的匀强磁场B2．现在有一群质量和带电量均不同的带电粒子从区域Ⅰ上边缘的注入孔A点被注入，从静止开始运动，然后相继进入Ⅱ、Ⅲ两个区域，满足一定条件的粒子将回到区域Ⅰ，其他粒子则从区域Ⅲ飞出．三区域都足够长，粒子的重力不计．
    已知能飞回区域I的粒子质量m=6.4×10-27kg，带电量q=3.2×10-19C且d1=10cm，d2=5
    		2
    cm，d3＞10cm  E1=E2=40v/m，B1=4×10-3T，B2=
    		2
    ×    10-3T
    求：能飞回区域Ⅰ的粒子第一次回到区域Ⅰ上边缘时离A的距离？
    分析：粒子在电场E1中做匀加速运动，由动能定理求获得的速度．粒子进入磁场B1中偏转，根据牛顿第二定律求粒子的匀速圆周运动的半径．电场E2和磁场B2叠加区域，采用运动的分解法研究粒子的运动，根据几何知识求解能飞回区域Ⅰ的粒子第一次回到区域Ⅰ上边缘时离A的距离．
    解答：解：粒子在电场E1中做匀加速运动，由动能定理得
        qE1d1=
    1
    2
    mv2
    得：v=2×104m/s，方向竖直向下
    粒子在磁场B1中偏转，则有：
    qB1V=m
    v2
    R1

    得：R1=0.1m
    又sinθ=
    d2
    R1
    ，得：θ=450
    即粒子离开区域Ⅱ时的速度方向与X轴正向成45°角
    粒子在E2与B2叠加场中：将速度V分解为Vx、Vy，则
      Vx=Vy=Vsin45°=
    		2
    ×104m/s
    由于qB2Vx=qB2Vy=3.2×10-19×
    		2
    ×    10-3×
    		2
    ×104N=1.28×10-17N，且qE2=1.28×10-17N
    得：qE2=qB2Vx
    可见粒子在叠加场Ⅲ中的运动为沿X轴正向的速度为Vx的匀速直线运动；
    和速率为Vy及对应洛仑兹力qB2Vy为向心力的匀速圆周运动的叠加，如图．
    所以：R2=
    mVy
    qB2
    =10cm，周期：T=
    2πm
    qB2
    =
    		2
    π×10-5s
    最后由运动对称性可知：带电粒子回到区域Ⅰ上边缘的B点距A的距离d
    由几何关系得：d=2[（1-cosθ）R1+R2+Vx
    T
    4
    ]
    代代入解得：
    d=（40+10π-10
    		2
    ）cm=57.26cm
    答：能飞回区域Ⅰ的粒子第一次回到区域Ⅰ上边缘时离A的距离为57.26cm．
    点评：本题粒子在电场E1中加速，根据动能定理求速度，在磁场B1中偏转，根据牛顿第二定律求半径，画轨迹，都是常用思路，难点是研究电场E2和磁场B2叠加区域，采用运动的分解法研究粒子的运动，不容易想到，有较大的难度．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图为某种新型设备内部电、磁场分布情况图．自上而下分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域．区域Ⅰ宽度为d1，分布沿纸面向下的匀强电场E1；区域Ⅱ宽度为d2，分布垂直纸面向里的匀强磁场B1；宽度可调的区域Ⅲ中分布沿纸面向下的匀强电场E2和垂直纸面向里的匀强磁场B2．现在有一群质量和带电量均不同的带电粒子从区域Ⅰ上边缘的注入孔A点被注入，从静止开始运动，然后相继进入Ⅱ、Ⅲ两个区域，满足一定条件的粒子将回到区域Ⅰ，其他粒子则从区域Ⅲ飞出．三区域都足够长，粒子的重力不计．求：能飞回区域Ⅰ的粒子第一次回到区域Ⅰ上边缘时离A的距离？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图为某种新型设备内部电、磁场分布情况图。自上而下分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。区域Ⅰ宽度为d1，分布沿纸面向下的匀强电场E1；区域Ⅱ宽度为d2，分布垂直纸面向里的匀强磁场B1；宽度可调的区域Ⅲ中分布沿纸面向下的匀强电场E2和垂直纸面向里的匀强磁场B2。现在有一群质量和带电量均不同的带电粒子从区域Ⅰ上边缘的注入孔A点被注入，从静止开始运动，然后相继进入Ⅱ、Ⅲ两个区域，满足一定条件的粒子将回到区域Ⅰ，其他粒子则从区域Ⅲ飞出。三区域都足够长，粒子的重力不计。

    求:能飞回区域Ⅰ的粒子第一次回到区域Ⅰ上边缘时离A的距离?

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2010-2011学年江西省白鹭洲中学高二下学期第二次月考物理试卷 题型：计算题

    如图为某种新型设备内部电、磁场分布情况图。自上而下分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。区域Ⅰ宽度为d1，分布沿纸面向下的匀强电场E1；区域Ⅱ宽度为d2，分布垂直纸面向里的匀强磁场B1；宽度可调的区域Ⅲ中分布沿纸面向下的匀强电场E2和垂直纸面向里的匀强磁场B2。现在有一群质量和带电量均不同的带电粒子从区域Ⅰ上边缘的注入孔A点被注入，从静止开始运动，然后相继进入Ⅱ、Ⅲ两个区域，满足一定条件的粒子将回到区域Ⅰ，其他粒子则从区域Ⅲ飞出。三区域都足够长，粒子的重力不计。


    求:能飞回区域Ⅰ的粒子第一次回到区域Ⅰ上边缘时离A的距离?

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2012届江西省高二下学期第二次月考物理试卷 题型：计算题

    如图为某种新型设备内部电、磁场分布情况图。自上而下分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域。区域Ⅰ宽度为d1，分布沿纸面向下的匀强电场E1；区域Ⅱ宽度为d2，分布垂直纸面向里的匀强磁场B1；宽度可调的区域Ⅲ中分布沿纸面向下的匀强电场E2和垂直纸面向里的匀强磁场B2。现在有一群质量和带电量均不同的带电粒子从区域Ⅰ上边缘的注入孔A点被注入，从静止开始运动，然后相继进入Ⅱ、Ⅲ两个区域，满足一定条件的粒子将回到区域Ⅰ，其他粒子则从区域Ⅲ飞出。三区域都足够长，粒子的重力不计。

    求:能飞回区域Ⅰ的粒子第一次回到区域Ⅰ上边缘时离A的距离?

     

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案