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如图所示,在直角坐标系的第Ⅰ象限和第Ⅲ象限存在着电场强度均为E的匀强电场,其中第Ⅰ象限电场沿x轴正方向,第Ⅲ象限电场沿y轴负方向.在第Ⅱ象限和第Ⅳ象限存在着磁感应强度均为B的匀强磁场,磁场方向均垂直纸面向里.有一个电子从y轴的P点以垂直于y轴的初速度v0进入第Ⅲ象限,第一次到达x轴上时速度方向与x轴负方向夹角为45°,第一次进入第Ⅰ象限时,与y轴夹角也是45°,经过一段时间电子又回到了P点,进行周期性运动.已知电子的电荷量为e,质量为m,不考虑重力和空气阻力.求:

(1)P点距原点O的距离;

(2)电子从P点出发到第一次回到P点所用的时间.

【解析】

⑴解一:电子在第Ⅲ象限做类平抛运动,沿y轴方向的分速度为

   设OP=h,则

       可得

解二:经分析可知在第四象限中电子做匀速圆周运动,故可知OP的距离就是圆周运动的半径:

由

得

答案:

⑵在一个周期内,设在第Ⅲ象限运动时间为t3,在第Ⅱ象限运动时间为t2,在Ⅰ象限运动时间为t1,在第Ⅳ象限运动时间为t4

在第Ⅲ象限有

解得      在第Ⅱ象限电子做圆周运动,周期

在第Ⅱ象限运动的时间为

由几何关系可知,电子在第Ⅰ象限的运动与第Ⅲ象限的运动对称,沿x轴方向做匀减速运动,沿y轴方向做匀速运动,到达x轴时垂直进入第四象限的磁场中,速度变为υ0.

在第Ⅰ象限运动时间为

电子在第Ⅳ象限做四分之一圆周运动,运动周期与第Ⅲ周期相同,即

在第Ⅳ象限运动时间为

电子从P点出发到第一次回到P点所用时间为

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在直角坐标平面的第I象限内有一匀强磁场区域,磁感应强度为B,直线OA是磁场右侧的边界.在第Ⅱ象限区域,存在电场强度大小为E的水平向左的匀强电场,y轴是电场、磁场区域的分界线曲线,OM满足方程x=-ky2(k>0).有一带电荷量为q、质量为m的负粒子(重力不计)在曲线OM上某一点由静止释放,穿越y轴进入磁场中.
(1)求带电粒子穿越y轴时的速度与释放点纵坐标的关系式;
(2)若粒子从OM上任何位置释放,要求粒子穿过磁场区域后,都垂直于x轴射出求直线OA与x轴的夹角正切值tanθ(用题中已知物理量的符号表示)

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?怀化二模)如图所示,在直角坐标xOy平面y轴左侧(含y轴)有一沿y轴负向的匀强电场,一质量为m,电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度ν0沿x轴正向进入电场,从y轴上Q点离开电场时速度变为2ν0,Q点坐标为(0,-d),在y轴右侧有一与坐标平面垂直的矩形匀强磁场区域(图中未画出,粒子过Q点继续运动一段距离后才进入磁场区域),磁场磁感应强度大小B=
mv0qd
,粒子能从坐标为(0,d)的M点沿x轴负向再进入电场.不计粒子重力.
(1)求粒子进入磁场时速度方向与y轴负向的夹角θ和电场强度E的大小;
(2)绘出粒子P-M运动的轨迹图,求粒子进入磁场至M点的运动时间;
(3)求矩形匀强磁场区域的最小面积.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在直角坐标xOy平面y轴左侧(含y轴)有一沿y轴负向的匀强电场,一质量为m,电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度v0沿x轴正向进入电场,从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角θ=30°,Q点坐标为(0,-d),在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域(图中未画出),磁场磁感应强度大小B=
mv0qd
,粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场.不计粒子重力,求:
(1)电场强度大小E;
(2)如果有界匀强磁场区域为半圆形,求磁场区域的最小面积;
(3)粒子从P点运动到O点的总时间.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在直角坐标xoy的第一象限中分布着指向-y轴方向的匀强电场,在第四象限中分布着垂直纸面向里方向的匀强磁场,一个质量为m、带电+q的粒子(不计重力)在A点(0,3)以初速V0=120m/s平行x轴射入电场区域,然后从电场区域进入磁场,又从磁场进入电场,并且只通过x轴上的P点(6,0)和Q点(8,0)各一次,已知该粒子的荷质比为q/m=108c/kg.

 (1)画出带电粒子在电场和磁场中的运动轨迹.

(2)求磁感强度B的大小.

 

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科目:高中物理 来源:2014届陕西西安长安区第一中学高三上第二次检测物理试卷(解析版) 题型:计算题

(20分)如图所示,在直角坐标xOy平面y轴左侧(含y轴)有一沿y轴负向的匀强电场,一质量为m,电量为q的带正电粒子从x轴上P处以速度沿x轴正向进入电场,从y轴上Q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角,Q点坐标为(0,-d),在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域(图中未画出),磁场磁感应强度大小,粒子能从坐标原点O沿x轴负向再进入电场.不计粒子重力,求:

(1)电场强度大小E;

(2)如果有界匀强磁场区域为半圆形,求磁场区域的最小面积;

(3)粒子从P点运动到O点的总时间.

 

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