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精英家教网如图所示,在xOy坐标平面的第一象限内存在一沿y轴正方向的匀强电场,在第四象限内存在一垂直于xOy平面向里的匀强磁场.现有一电子(质量为m、电荷量大小为e)以初速度υ0从电场中坐标为(3L,L)的P点沿垂直于场强方向射入,然后从x轴上的A点(图中未画出)射入磁场.已知电场强度大小为E=
m
v
2
0
2eL
,磁感应强度为B=
2mv0
eL
.求:

(1)电子在A点的速度大小及速度方向与x轴负方向的夹角;
(2)电子从磁场中出射点的位置坐标;
(3)电子在磁场中运动所用的时间.
分析:电子在电场中做类平抛运动,根据平抛运动规律可求解电子在A点的速度;
根据平抛运动规律求得电子眼x方向的位移,从而可知电子入射点的横坐标,电子在磁场中由于洛伦兹力作用做圆周运动,结合几何关系可求得出射点位置坐标;
根据电子在磁场中的偏转可求解运动时间.
解答:解:(1)电子在电场中做类平抛运动,从P点到A点过程:eE=ma
L=
1
2
a
t
2
1

vy=at1
解得:vy=v0
故电子在A点的速度vA=
v
2
0
+
v
2
y
=
2
v0

设vA与x轴负方向夹角为θ
则tanθ=
vy
v0
=1
即θ=45°;
(2)电子在电场中做类平抛运动,沿x方向的位移:
x=v0t1=2L
A点到O点的距离:xA=3L-x=L
电子在磁场中做圆周运动:evAB=
m
v
2
A
R

故R=
mvA
eB

解得:R=
2
2
L

则圆周在x轴上的弦长:△x=2Rcos45°=L
即电子从云强磁场中出射点的位置坐标为O(0,0)
(3)电子在磁场中运动的周期:T=
2πm
eB
=
πL
v0

故电子在磁场中运动所用的时间:t=
1
4
T
=
πL
4v0

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答:(1)电子在A点的速度大小为
2
v0
,速度方向与x轴负方向的夹角为45°;
(2)电子从磁场中出射点的位置坐标为O(0,0);
(3)电子在磁场中运动所用的时间为
πL
4v0
.
点评:电子在电场中做类平抛运动的研究方法是运动的分解,而磁场中圆周运动的研究常根据轨迹图结合几何关系求解,都是常用的思路,难度不大.
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在竖直平面的xOy坐标系中,Oy竖直向上,Ox水平.设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力.一物体从坐标原点沿Oy方向竖直向上抛出,初速度为v0=4m/s,不计空气阻力,到达最高点的位置如图中M点所示,(坐标格为正方形,g=10m/s2)
求:(1)在图中定性画出小球的运动轨迹并标出小球落回x轴时的位置N.
(2)小球到达N点的速度v2的大小.

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(1)小球在M点的速度V1
(2)在图中定性画出小球的运动轨迹并标出小球落回x轴时的位置N
(3)小球到达N点的速度V2的大小.

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(2)该匀强电场的电场强度E;
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 (2013·合肥模拟)(15分)如图所示,在竖直平面的xOy坐标系中,Oy竖直向上,Ox水平。设平面内存在沿x轴正方向的恒定风力。一小球从坐标原点沿Oy方向竖直向上抛出,初速度为v0=4 m/s,不计空气阻力,到达最高点的位置如图中M点所示,(坐标格为正方形,g=10 m/s2)求:

(1)小球在M点的速度v1;

(2)在图中定性画出小球的运动轨迹并标出小球落回x轴时的位置N;

(3)小球到达N点的速度v2的大小。

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 (1)小球在M点的速度v1;

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(3)小球到达N点的速度v2的大小.

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