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高二物理复合场试题(八)

1.如图所示,在某一空间内建立直角坐标系 O-xyz,其内充满着匀强电场 E和匀强磁场 B,且 EB的方向相同,二者均与水平面( xOy平面)构成锐角θ,二者都与竖直面 zOy平行,本地的重力加速度为 g有一个质量为 m的带电小球,以垂直于电场方向的速度 v0进入该场区,恰好能够做匀速直线运动。求:⑴该带电小球带何种电荷?电荷量 q为多少?⑵若带电小球恰好能通过坐标原点 O,请描述其运动方向;⑶若带电小球恰好能够通过坐标原点时,立刻撤消电场与磁场,那么再经过 t秒钟,带电小球的坐标位置在哪儿?

答案:⑴,负电⑵沿 x正向⑶( v0 t0-

解析:

1)对小球做受力分析,小球受到重力、电场力、洛仑兹力,由于带电小球做匀速直线运动且方向垂直于电场方向,因此小球所受合力为零。 BE平行,则运动方向垂直于 B,洛仑兹力方向与运动方向垂直。电场力方向就是电场方向,与运动方向同平面,只有洛仑兹力方向与电场力方向在同一平面内,合力才可能为零。因此可知运动方向垂直于 zoy面,即沿 X轴。若小球带正电,沿 X轴负向,由受力分析可知合力不为零,沿 X轴正向,由受力分析可知合力不为零;若小球带负电,沿 X正向,由受力分析可知合力可能为零,沿 X轴负向,由受力分析可知合力不为零;因此小球带负电。

通过受力分析可知:

水平方向上:

竖直方向上:

代入①可得:

2)分析见上。

3)电场磁场撤消后,小球只受重力作用,因此小球在 xoz面内做初速为 v的平抛运动,简单计算可得答案。

2.如图所示,在倾角为 30°的斜面 OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔 POP= 0.5 m.现有一质量 m= 4× 1020 kg,带电量 q= 2× 1014 C的粒子,从小孔以速度 v0= 3× 10 4 m/ s水平射向磁感应强度 B= 0.2 T、方向垂直纸面向外的一三角形磁场区域.且在飞出磁场区域后能垂直打在 OA面上,粒子重力不计.求:

1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;

2)粒子在磁场中运动的时间;

3)圆形磁场区域的最小半径.

解:( 1)由得:

2)画出粒子的运动轨迹如图,可知,得:

3)由数学知识可得: 得: