如图所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场(上、下及左侧无界).一个质量为m、电量为q=mg/E的可视为质点的带正电小球,在t=0时刻以大小为v0的水平初速度向右通过电场中的一点P,当t=t1时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD间距为L,D到竖直面MN的距离DQ为L/π.设磁感应强度垂直纸面向里为正.
(1)如果磁感应强度B0为已知量,试推出满足条件时t1的表达式(用题中所给物理量的符号表示)
(2)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B0及运动的最大周期T的大小.
(3)当小球运动的周期最大时,在图中画出小球运动一个周期的轨迹.
高二物理解答题困难题
如图所示,与纸面垂直的竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上场强大小为E的匀强电场(上、下及左侧无界).一个质量为m、电量为q=mg/E的可视为质点的带正电小球,在t=0时刻以大小为v0的水平初速度向右通过电场中的一点P,当t=t1时刻在电场所在空间中加上一如图所示随时间周期性变化的磁场,使得小球能竖直向下通过D点,D为电场中小球初速度方向上的一点,PD间距为L,D到竖直面MN的距离DQ为L/π.设磁感应强度垂直纸面向里为正.
(1)如果磁感应强度B0为已知量,试推出满足条件时t1的表达式(用题中所给物理量的符号表示)
(2)若小球能始终在电场所在空间做周期性运动.则当小球运动的周期最大时,求出磁感应强度B0及运动的最大周期T的大小.
(3)当小球运动的周期最大时,在图中画出小球运动一个周期的轨迹.
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如图示,光滑绝缘水平面上方空间,竖直平面MN左侧空间存在一水平向右的匀强电场,场强大小,右侧空间有长为R=0.8m一端固定于O点的轻质绝缘细绳,另一端拴一个质量为m的不带电的小球B,可在竖直面内沿顺时针做圆周运动,运动到最低点时速度大小vB=8m/s(B在最低点与水平面恰好无弹力),在MN左侧水平面上有一质量也为m,带正电量q的小球A,在距MN平面L位置由静止释放,恰能与运动到最低点的B球发生正碰(碰撞过程电量不变),并瞬间成为一个整体C,碰后瞬间在MN的右侧空间立即加一竖直向上的匀强电场,场强大小=3.(取g=10m/s2)
(1)如果L=0.2m,求整体C运动到最高点时的速率;
(2)在(1)问条件下,C在最高点时受到的拉力;
(3)当L满足什么条件时,整体C可在竖直面内做完整的圆周运动。
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如图所示,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁感应强度大小未知,区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场,两区城内的电场强度大小相等,现有一质量、电荷量的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界相距的点以的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动,进入区域Ⅰ后,滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动,在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回点。已知滑块与水平面间的动摩擦因数,重力加速度。
(1)求匀强电场的电场强度大小和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小;
(2)求滑块从点出发到再次落回点所经历的时间(可用分数表示,圆周率用字母表示);
(3)若滑块在点以的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动,求有界磁场区域Ⅰ的宽度及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小。(可用分数表示)。
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如图所示,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁感应强度大小未知.区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场,两区域内的电场强度大小相等.现有一质量m=0.01 kg、电荷量q=0.01 C的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界MN相距L=2 m的A点以v0=5 m/s的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动,进入区域Ⅰ后,滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动,在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回A点.已知滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.225,重力加速度g=10 m/s2.
(1)求匀强电场的电场强度大小E和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小B1;
(2)求滑块从A点出发到再次落回A点所经历的时间t;
(3)若滑块在A点以v0′=9 m/s的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动,求有界磁场区域Ⅰ的宽度d及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小B2.
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如图所示,空间内有方向垂直纸面(竖直面)向里的有界匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ,磁感应强度大小未知.区域Ⅰ内有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ内有水平向右的匀强电场,两区域内的电场强度大小相等.现有一质量m=0.01 kg、电荷量q=0.01 C的带正电滑块从区域Ⅰ左侧与边界MN相距L=2 m的A点以v0=5 m/s的初速度沿粗糙、绝缘的水平面向右运动,进入区域Ⅰ后,滑块立即在竖直平面内做匀速圆周运动,在区域Ⅰ内运动一段时间后离开磁场落回A点.已知滑块与水平面间的动摩擦因数μ=0.225,重力加速度g=10 m/s2.
(1)求匀强电场的电场强度大小E和区域Ⅰ中磁场的磁感应强度大小B1;
(2)求滑块从A点出发到再次落回A点所经历的时间t;
(3)若滑块在A点以v0′=9 m/s的初速度沿水平面向右运动,当滑块进入区域Ⅱ后恰好能做匀速直线运动,求有界磁场区域Ⅰ的宽度d及区域Ⅱ内磁场的磁感应强度大小B2.
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如图所示,在第一象限的空间中存在匀强电场,场强沿y轴负方向,场强大小;在第四象限中,存在匀强磁场,磁场方向垂直xy平面(纸面)向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子,经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0,方向沿x轴正方向;然后经过x轴上的P2点进入磁场,并经过y轴上y=﹣2h处的P3点。最后到达x轴上的P4点(图中未画出)。若不计重力,求:
(1)P2点距O点的距离;
(2)粒子到达P2时速度的大小和方向;
(3)磁感应强度的大小;
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如图所示,空间内有相距为d的两块正对的平行金属板PQ、MN,两板带等量异种电荷,板间匀强电场的场强为.在虚线QN右侧存在垂直于纸面、磁感应强度大小未知的矩形匀强磁场(图中未画出).现有一质量为m、电量为q的带电粒子以初速度v0沿两板中央OO′射入,并恰好从下极板边缘射出,又经过在矩形有界磁场中的偏转,最终从金属板PQ的右端进入平行金属板PQ、MN之间.不计带电粒子重力.求:
(1)粒子从下极板边缘射出时速度大小和方向;
(2)虚线QN右侧匀强磁场的磁感应强度大小;
(3)矩形有界磁场的最小面积.
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如图甲所示,竖直面MN的左侧空间中存在竖直向上的匀强电场(上、下及左侧无边界).一个质量为、电荷量为、可视为质点的带正电小球,以水平初速度沿PQ向右做直线运动.若小球刚经过D点时(t=0),在电场所在空间叠加如图乙所示随时间周期性变化、垂直纸面向里的匀强磁场,使得小球再次通过D点时与PQ连线成60°角.已知D、Q间的距离为(+1)L,t0小于小球在磁场中做圆周运动的周期,忽略磁场变化造成的影响,重力加速度为g,求
(1)电场强度E的大小
(2)t0与t1的比值
(3)小球过D点后将做周期性运动, 则当小球运动的周期最大时,求出此时的磁感应强度的大小B0
及运动的最大周期Tm
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(18分)如图所示,空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场。左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右,电场宽度为L;中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。一个质量为m、电量为q、不计重力的带正电的粒子从电场的左边缘的O点由静止开始运动,穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后,又回到O点,然后重复上述运动过程.求:
(1)中间磁场区域的宽度d;
(2)带电粒子从O点开始运动到第一次回到O点所用时间t。
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