分析 (1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,由運動的合成與分解可求得電場強度;
(2)帶電粒子在復合場中做勻速圓周運動,則重力等于電場力;根據帶電粒了在磁場中的運動規(guī)律明確轉動時間,則可確定其速度方向;
(3)根據帶電粒子在右側混合場中的運動情況,明確粒子何時才能與墻壁相碰撞.
解答 解:(1)設MN左側勻強電場場強為E1,方向與水平方向夾角為θ.
沿水平方向有 qE1cosθ=ma
沿豎直方向有 qE1sinθ=mg
對水平方向的勻加速運動有 v2=2as
代入數據可解得 E1=0.5N/C θ=53°
即E1大小為0.5N/C,方向與水平向右方向夾53°角斜向上.
(2)帶電微粒在MN右側場區(qū)始終滿足 qE2=mg
在0~1s時間內,帶電微粒在E3電場中 a=qE3m=1×10−5×0.0044×10−7=0.1m/s2;
帶電微粒在1s時的速度大小為 v1=v+at=1+0.1×1=1.1m/s
在1~1.5s時間內,帶電微粒在磁場B中運動,
周期為T=2πmBq=2π×4×10−71×10−5×0.08π=1s;
在1~1.5s時間內,帶電微粒在磁場B中正好作半個圓周運動.所以帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動了1.5s時的速度大小為1.1m/s,方向水平向左.
(3)在0s~1s時間內帶電微粒前進距離 s1=vt+12at2=1×1+12×0.1×12=1.05m
帶電微粒在磁場B中作圓周運動的半徑 r=mvqB=4×10−7×1.11×10−5×0.08π=1.12πm;
因為r+s1<2.28m,所以在1s~2s時間內帶電微粒未碰及墻壁.
在2s~3s時間內帶電微粒作勻加速運動,加速度仍為 a=0.1m/s2,
在3s內帶電微粒共前進距離
s3=vt3+12at32=1×2+12×0.1×4=2.2m
在3s時帶電微粒的速度大小為 v3=v+at3+1+0.1×2=1.2m/s
在3s~4s時間內帶電微粒在磁場B中作圓周運動的半徑
r3=mv3qB=4×10−7×1.21×10−5×0.08π=0.19m;
因為r3+s3>2.28m,所以在4s時間內帶電微粒碰及墻壁.
帶電微粒在3s以后運動情況如右圖,其中 d=2.28-2.2=0.08m
sinθ=\fracwzgtgspr3=0.080.16=0.5
θ=30°
所以,帶電微粒作圓周運動的時間為
t3=T312=2πm12qB=2π×4×10−712×1×10−5×0.08π=112s
帶電微粒與墻壁碰撞的時間為 t總=3+112=3712s
答:(1)MN左側勻強電場的電場強度E1為0.5N/C;
(2)帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動了1.5s時的速度為1.1m/s;方向向左;
(3)帶電微粒在MN右側場區(qū)中運動3712s與墻壁碰撞
點評 本題考查帶電粒子在復合場中的運動,要注意能正確分析帶電物體的運動情況及運動情況,結合帶電粒子在電場和磁場中的運動規(guī)律靈活選擇物理規(guī)律求解.
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 整個過程中小球機械能增加了98mg2t2 | |
B. | 從加電場開始到小球運動到最低點的時間為23t | |
C. | 從加電場開始到小球運動到最高點時小球動能變化了58mg2t2 | |
D. | 從最低點到A點小球重力勢能變化了35mg2t2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 2Ea=3Eb | B. | Ea=3Eb | C. | Ea=\frac{{E}_}{3} | D. | Ea=√3Eb |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 在0~1s內,物體的平均速度大小為2m/s | |
B. | 在1s~2s內,物體向上運動,且處于失重狀態(tài) | |
C. | 在2s~3s內,物體的機械能守恒 | |
D. | 在3s末,物體處于出發(fā)點上方 |
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