(2014•雅安模拟)如图所示,空间某平面内存在如图所示的磁场,折线PAQ是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与

(2014•雅安模拟)如图所示,空间某平面内存在如图所示的磁场,折线PAQ是磁场的分界线,在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小都为B.折线的顶角∠A=90°,P、Q是折线上的两点,AP=AQ=L.现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿PQ方向射出,不计微粒的重力.
(1)若外加一匀强电场后,以速度v0射出的微粒恰能沿PQ做直线运动,求电场强度的大小及方向;
(2)若撤去电场,为使微粒从P点以某一速度v射出后,经过一次偏转直接到达折线的顶点A点,求初速度v的大小;
(3)对于不同的初速度,微粒还能途经A点并能到达Q点,求微粒的初速度v应满足的条件及其从P点到达Q点所用的时间.
only-one-01 1年前 已收到1个回答 举报

bananan 幼苗

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解题思路:(1)根据电场力与洛伦兹力平衡,即可求解;(2)根据牛顿第二定律,洛伦兹力提供向心力,结合几何关系,即可求解;(3)由n取奇数与偶数两种情况下,结合圆心角,从而求出时间.

(1)由qv0B=qE得:
E=v0B,方向垂直PQ向上
(2)由图中几何关系得:
2Rsin45°=L
解得:R=
L

2
由qvB=m
v2
R得:
v=
qBL

2m
(3)根据运动对称性,微粒能从P点到达Q点,应满足L=nx,其中x为每次偏转圆弧对应弦长,偏转圆弧对应圆心角为900或2700
设圆弧长为R,则有2R2=x2,可得:R=
L

2n
又qvB=m
v2
R得:v=
qBL

2mn,(n=1、2、3、…)
当n取奇数时,微粒从P到Q过程中圆心角总和为
θ1=n•
π
2+n•

2=2nπ
t1=2nπ•
m
qB=
2πm
qB•n,其中n=1、3、5、…
当n取偶数时,微粒从P到Q过程中圆心角总和为
θ2=n•
π
2+n•
π
2=nπ
t2=nπ•
m
qB=
πm
qB•n,其中n=2、4、6、…
答:(1)电场强度的大小为v0B,方向为垂直PQ向上;
(2)初速度v的大小为
qBL

2m;
(3)微粒的初速度v应满足的条件是
qBL

2mn,(n=1、2、3、…);
当n取奇数时,从P点到达Q点所用的时间t1=2nπ•
m
qB=
2πm
qB•n,其中n=1、3、5、…;
当n取偶数时,从P点到达Q点所用的时间t2=nπ•
m
qB=
πm
qB•n,其中n=2、4、6、…

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 考查受力平衡条件,掌握牛顿第二定律的应用,理解在磁场中运动时间除与圆心角有关外,还与n取奇偶性有关.

1年前

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