若要使粒子在磁场中的运动运动的时间为四分之一周期,射入粒子的速度又为多大

(2010o安徽)如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点.Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量.
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(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小; (2)求电场变化的周期 - 同桌100学习网
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(2010o安徽)如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点.Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量.
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(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小; (2)求电场变化的周期
(2010o安徽)如图1所示,宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2),存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示),电场强度的大小为E0,E>0表示电场方向竖直向上.t=0时,一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域,沿直线运动到Q点后,做一次完整的圆周运动,再沿直线运动到右边界上的N2点.Q为线段N1N2的中点,重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量.
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(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小;
(2)求电场变化的周期T;
(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域,求T的最小值.
提问者:zhangwei199696
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解:(1)根据题意,微粒做圆周运动,洛伦兹力完全提供向心力,重力与电场力平衡,
则mg=qE0-------①
∵微粒水平向右做直线运动,∴竖直方向合力为0.
则 mg+qE0=qvB-----②
联立①②得:q=mg/E0------③
B=2E0/v--------④
(2)设微粒从N1运动到Q的时间为t1,作圆周运动的周期为t2,
则d/2=vt1-----⑤
qvB=mv2/R--------⑥
2πR=vt2------------⑦
联立③④⑤⑥⑦得:t1=d/2v,t2=πv/g--------⑧
电场变化的周期T=t1+t2=d/2v+πv/g-------⑨
3)若微粒能完成题述的运动过程,要求 d≥2R------⑩
联立③④⑥得:R=v2/2g,设N1Q段直线运动的最短时间t1min,由⑤⑩得t1min=v/2g,
因t2不变,T的最小值 Tmin=t1min+t2=(2π+1)v/2g.
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高三年级联合考试)图所示,两平行导轨ab、cd竖直放置.doc42页
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1.(2014年湖北七市(州)高三年级联合考试)如图所示,两平行导轨ab、cd竖直放置在的匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触。现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动。已知电流I随时间的关系为I=kt(k为常数,k>0),金属棒与导轨间存在摩擦。则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中,可能正确的有
A.线圈中通过的电流方向为a→d→c→b→a
B.线圈中涌讨的申,流方向为→b→c→d→a
C.当线圈中电流变为时,两细线内的张力均为零
D.当线圈中电流变为时,两细线内的张力均为零
3.(开封市2014届高三第二次模拟考试高三物理试题)在第一象限(含坐标轴)内有垂直xoy平面周期性变化的均匀磁场,规定垂直xoy平面向里的磁场方向为正.磁场变化规律如图,磁感应强度的大小为B0,变化周期为T0.某一正粒子质量为m、电量为q在t=0时从0点沿x轴正向射入磁场中。若要求粒子在t=T0时距z轴最远,则B0的值为(D)
4.陕西省2014届高三下学期第一次联考如图所示.一边长为L底边,BC的电阻R,是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍(RBC=2RAB=2RAC)的角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。若通以图示方向的电流.且已知从B端流人的总电流强度为,.则金属框受到的总磁场力的大小为.B  D.2 BIL
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正在加载中,请稍后...带电量与质量都相同的两个粒子,以不同速率垂直于磁感线方向射入同一匀强磁场中,两粒子运动的轨迹如图,关于两粒子的运动速率v、在磁场中的运动时间t及圆周运动周期T,角速度ω表达正_百度作业帮
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带电量与质量都相同的两个粒子,以不同速率垂直于磁感线方向射入同一匀强磁场中,两粒子运动的轨迹如图,关于两粒子的运动速率v、在磁场中的运动时间t及圆周运动周期T,角速度ω表达正
A.v1>v2B.t1>t2C.T1>T2D.ω1=ω2
A、带电粒子在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,半径为,由题意知,带电量和质量相同,又在同一磁场中,可判断半径大者,其速度大,选项A正确.B、由图可以看出,轨迹1的粒子在磁场中运动了个周期,轨迹2的粒子在磁场中运动了个周期,两个粒子的周期由公式可知是相等的,所以在磁场中的运动时间轨迹2的粒子要长,选项B错误.C、D、周期由公式可知两个粒子的周期是相等的,由周期和加速度的关系可知,角速度也是相同的.选项C错误,D正确.故选:AD
本题考点:
带电粒子在匀强磁场中的运动.
问题解析:
质量和带电量都相同的两个粒子,以不同的速率垂直于磁感线方向射入匀强磁场中,会得到两个不同的圆形轨迹,由图可知轨迹①的半径大,偏转角小;轨迹②的半径小,偏转角大.结合半径公式和周期公式即可判断选项的对错. 下载
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2015届高考物理二轮复习分项测试:磁场含答案人教版.doc
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>>>如图(a),平行金属板长L,间距为d,两板接上周期性交变电压(b),..
如图(a),平行金属板长L,间距为d,两板接上周期性交变电压(b),在t=0时恰好有质量m,带电量为q的粒子在板间中央沿水平方向以速度v0射入电场(不计重力),则下列关于粒子运动情况的表述正确的是(  )A.粒子在垂直于板方向的分运动可能是往复运动B.粒子在垂直于板方向的分运动是单方向的直线运动C.只要周期T和电压U的值同时满足一定的条件,粒子就可沿与板平行的方向飞出D.粒子不可能沿与板平行的方向飞出
题型:多选题难度:偏易来源:不详
A、B、粒子在平行于极板的方向做匀速直线运动,在垂直于板的方向上粒子受到电场力的作用,做匀变速直线运动.0-T2的时间内粒子受力的方向在垂直于板的方向上指向B板,粒子向B板做匀加速直线运动;在T2-T的时间内粒子做匀减速运动.由于减速的时间和加速的时间相等,所以在t=T的时刻,粒子沿电场方向的分速度恰好为0,之后,T-2T的时间内,沿电场的方向重复第一个周期的运动;…所以,粒子在垂直于极板的方向上的分运动是单向的运动.故A错误,B正确;C、D、若周期T和电压U0的值满足一定条件,粒子在t=nT的时刻到达电场的上,此时粒子沿电场方向的分速度恰好为0,粒子就可沿与板平行的方向飞出.故C正确,D错误.故选:BC.
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据魔方格专家权威分析,试题“如图(a),平行金属板长L,间距为d,两板接上周期性交变电压(b),..”主要考查你对&&带电粒子在电场中运动的综合应用&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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带电粒子在电场中运动的综合应用
带电粒子在电场中运动的综合应用:1、带电粒子在电场中的平衡问题:带电粒子在电场中处于静止或匀速直线运动状态时,则粒子在电场中处于平衡状态。假设匀强电场的两极板间的电压为U,板间的距离为d,则:mg=qE=,有q=。 2、带电粒子在电场中的加速问题:带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重力,则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的增量。&3、带电粒子在电场中的偏转问题:带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后,做类平抛运动。垂直于场强方向做匀速直线运动:Vx=V0,L=V0t;平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动:,,,偏转角:。 4、粒子在交变电场中的往复运动当电场强度发生变化时,由于带电粒子在电场中的受力将发生变化,从而使粒子的运动状态发生相应的变化,粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动,也可能是变速往复运动。带电粒子是做单向变速直线运动,还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律(受力特点)的形式有关。&①若粒子(不计重力)的初速度为零,静止在两极板间,再在两极板间加上甲图的电压,粒子做单向变速直线运动;若加上乙图的电压,粒子则做往复变速运动。 ②若粒子以初速度为v0从B板射入两极板之间,并且电场力能在半个周期内使之速度减小到零,则甲图的电压能使粒子做单向变速直线运动;则乙图的电压也不能粒子做往复运动。所以这类问题要结合粒子的初始状态、电压变化的特点及规律、再运用牛顿第二定律和运动学知识综合分析。注:是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定,一般说来: ①基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量); ②带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。 电场中无约束情况下的匀速圆周运动:
1.物体做匀速圆周运动的条件从力与运动的关系来看,物体要做匀速圆周运动,所受合外力必须始终垂直于物体运动的方向,而且大小要恒等于物体所需的向心力。冈此,物体做匀速圆周运动时必须受到变力的作用,或者不受恒力的作用,或者恒力能被平衡。 2.在静电力作用下的匀速圆周运动在不考虑带电粒子的重力作用时,带电粒子有两种情况可以做匀速圆周运动。 (1)在带有异种电荷的同定点电荷周围。 (2)在等量同种点电荷的中垂面上,运动电荷与场源电荷异性。在这种情境中,还要求运动电荷所具有的初速度要与所受到的电场力垂直,且满足合外力等于所需向心力的条件。否则运动电荷可能做直线运动、椭圆运动等。 3.有重力参与的匀速圆周运动重力是一恒力,带电粒子要做匀速圆周运动,重力必须被平衡,一种方式是利用水平支撑面的弹力,一种方式是利用变化的电场力的某一分力。带电粒子所受重力的处理方法:
是否考虑重力要依据具体情况而定: (1)微观粒子:如电子、质子、α粒子、离子等,除有说明或明确的暗示外,一般不考虑重力(但不能忽略质量)。 (2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示外,一般都不能忽略重力。 (3)有些情况下是否考虑粒子的重力需要用假设法从粒子的运动上来分析,若考虑粒子的重力,粒子的运动与题目给定的运动状态不符合,则不需考虑重力;若不考虑粒子所受到的重力,粒子不能完成题目给定的运动过程就必须考虑重力。 (4)在给定具体数据的情况下还可以通过定量计算来选择是否考虑重力的作用,一般说来重力与电场力相差两个甚至两个以上的数量级,粒子的重力就可以忽略。
匀强电场与重力场的复合场问题的处理方法: 1.动力学观点的两种方法 (1)正交分解法:处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的,可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动,然后再按运动合成的观点去求出复杂运动的有关物理量。 (2)等效“重力”法:将重力与电场力进行合成,如图所示,则等效于“重力”,等效于“重力加速度” 的方向,等效于“重力”的方向,即在重力场中竖直向下的方向。 2.功能观点的解决方法 (1)从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时,在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上,再考虑应用恰当的规律解题。如果选用动能定理,要分清有几个力做功,做正功还是负功,是恒力做功还是变力做功,以及初、未状态的动能。 (2)如果选用能垃守恒定律解题,要分清有多少种形式的能参与转化,哪种形式的能增加,哪种形式的能减少,并注意电场力做功与路径无关。
带电粒子在交变电场中运动问题的解决方法:
带电粒子在极板问加速或偏转时,若板间所加电压为一交变电压,则粒子在板间的运动可分两种情况处理:一是粒子在板间运动时间t远小于交变电压的周期T;二是粒子在板间运动时间t与交变电压变化周期 T相差不大甚至t&T。第一种情况下需采用近似方法处理,可认为在粒子运动的整个过程的短暂时问内,板间电压恒等于粒子入射时的电压,即在粒子运动过程中,板间电压按恒压处理,且等于粒子入射时的瞬时电压。第二种情况下粒子的运动过程较为复杂,可借助于粒子运动的速度图像。物理图像是表达物理过程、规律的基本工具之一,用图像反映物理过程、规律,具有直观、形象的特点,带电粒子在交变电场中运动时,受电场力作用,其加速度、速度等均做周期性变化,借助图像来描述它在电场中的运动情况,可直观展示物理过程,从而获得启迪,快捷地分析求解。在有交变电场作用下带电粒子运动的问题中,有一类重要问题是判定带电粒子能从极板间穿出的条件或侧移量、偏转角范围等问题。而解决此类问题的关键是找出粒子恰好能从板间飞出的临界状态:恰好从极板边缘飞出,并将其转换为临界状态方程。
带电粒子在接地极板间运动问题的解决方法:
当粒子在平行金属板间运动时,若一个极板接地,会对粒子的运动造成什么影响呢?这需分两种情况来考虑: (1)粒子运动过程巾与极板之间无接触,极板接地只是确定极板电势的高低,这种情况下极板接地与否对粒子的运动不产生影响。 (2)一个极板接地,当运动电荷与另一极板接触而使电荷量变化,则接地的极板也就会与大地之问发生电荷的转移,从而确保两极板所带电荷量相等,但电荷量变化时,极间电场也随之发生变化。
发现相似题
与“如图(a),平行金属板长L,间距为d,两板接上周期性交变电压(b),..”考查相似的试题有:
178690132389152674176949120383288241

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