分析 (1)帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)左手定則判斷出偏轉(zhuǎn)的方向,然后畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡,即可確定;
(2)最后從x軸上N點(diǎn)射出電場,方向恰好與x軸正方向成45°,結(jié)合速度的分解,求出y方向的高度,從而確定粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑,最后又洛倫茲力提供向心力即可求出磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(3)粒子進(jìn)入電場后做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)軌跡求出微粒拋出點(diǎn)的高度和電場力產(chǎn)生的加速度,由運(yùn)動(dòng)的合成與分解求解微粒進(jìn)入電場后在電場中運(yùn)動(dòng)的水平位移和時(shí)間.
解答 解:(1)微粒在磁場中受洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),畫出軌跡如圖,
可知,粒子先做14圓周運(yùn)動(dòng),然后在電場中在電場力作用下先向上勻減速然后向下勻加速,
離開電場時(shí)速度大小與進(jìn)入時(shí)大小相等.然后在磁場中做34圓周運(yùn)動(dòng),最后以垂直于電場方向的速度再進(jìn)入電場作類平拋運(yùn)動(dòng).
所以,粒子第一次經(jīng)過直線PQ時(shí)速度的大小仍然是200m/s,方向豎直向上.
(2)粒子在電場中的加速度:a=qEm=103×10=104m/s2,
粒子第二次離開磁場在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)拋出點(diǎn)高度h=2R,所以粒子在豎直方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故沿電場方向的分速度:
vy=at2
由于粒子從x軸上N點(diǎn)射出電場,方向恰好與x軸正方向成45°,所以:vy=v0tan45°=v0=200m/s
得:t2=vya=200104=0.02s
有:h=12at22=12×104×0.022m=2m,
則R=1m
粒子在磁場中運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,得:qv0B=mv20R
所以:B=mv0qR=200103×2T=0.2T
(3)粒子在水平方向的位移:x=v0t2=200×0.02m=4m
結(jié)合幾何關(guān)系可知,N點(diǎn)的位移:xN=x-2R=4m-2×1m=2m
粒子第一次經(jīng)過直線PQ時(shí)速度的大小仍然是200m/s,方向豎直向上,粒子先向上勻減速然后向下勻加速,運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:
t1=△va=2v0a=2×200104s=0.04s
可得粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間:t=t1+t2=0.04s+0.02s=0.06s,
答:(1)粒子第一次經(jīng)過直線PQ時(shí)速度的大小是200m/s,方向豎直向上;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是0.2T;
(3)N點(diǎn)離O點(diǎn)的距離是2m,粒子在電場中的時(shí)間是0.6s.
點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵是掌握帶電微粒在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),知道周期及半徑公式,微粒在電場中可以做勻變速直線運(yùn)動(dòng)或拋體運(yùn)動(dòng),熟練掌握運(yùn)動(dòng)規(guī)律是解決問題的基礎(chǔ).
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | A端接的是高壓直流電源的正極 | B. | C端是蹄形磁鐵的N極 | ||
C. | C端是蹄形磁鐵的S極 | D. | 以上說法均不對 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 第一次磁通量變化較大 | |
B. | 第一次![]() | |
C. | 第一次經(jīng)過![]() | |
D. | 若斷開開關(guān)S,![]() |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | v1:v2:v3=1:2:3 | B. | v1:v2:v3=√3:√2:1 | ||
C. | t1:t2:t3=1:√2:√3 | D. | t1:t2:t3=(√3-√2):(√2-1):1 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 40N | B. | 60N | C. | 70N | D. | 100N |
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