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带电粒子在复合场中的运动
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（17分）如图所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E1；下方有竖直向上的匀强电场，电场强度为E2，且。在x轴下方的虚线（虚线与茗轴成45°角）右侧有垂直纸面向外的匀
网友投稿 2023-04-12 00:00:00 零零社区
◎ 题目
（17分）
如图所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为
E
1
；下方有竖直向上的匀强电场，电场强度为
E
2
，且
。在
x
轴下方的虚线（虚线与茗轴成45°角）右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为
B
。有一长为
L
的轻绳一端固定在第一象限内的
O
′点，且可绕
O
′点在竖直平面内转动；另一端拴有一质量为
m
的小球，小球带电量为+
q
。
OO
′与
x
轴成45°角，其长度也为
L
。先将小球放在
O
′点正上方，从绳恰好绷直处由静止释放，小球刚进人有磁场的区域时将绳子断开。
试求：
（1）绳子第一次刚拉直还没有开始绷紧时小球的速度大小；
（2）小球刚进入有磁场的区域时的速度大小；
（3）小球从进入有磁场的区域到第一次打在
x
轴上经过的时间。
◎ 答案
（1）
（2）
（3）
◎ 解析
（1）小球一开始受到的合力为
，做匀加速直线运动。设绳子第一次刚拉直还没有开始绷紧时小球的速度大小为
v
。根据动能定理可得：
…………………………………………①（2分）
解得：
………………………②（1分）
（2）设绳子刚绷紧后小球速度大小为
v
2
，则进入有磁场的区域时速度的大小为
v
3
则：
………………………③（2分）
根据动能定理可得：
……………………………………④（2分）
联立②③④式解得：
……………⑤（2分）
（3）带电小球垂直于磁场边界进入有磁场的区域，做匀速圆周运动，设轨道半径为r。由牛顿第二定律可得：
……………………………………………………………………⑥（3分）
带电小球运动半个圆周后，从磁场边界射出有磁场的区域，然后做匀速直线运动，设匀速直线运动的距离为
d
。则：
由几何关系得：
………………………………………………………⑦（2分）
设小球从进入有磁场的区域到第一次打在戈轴上经过的时间为t。则：
………………………………………………………………⑧（2分）
联立⑥⑦⑧式解得：
……………………………………（1分）
◎ 知识点
专家分析，试题“（17分）如图所示，在x轴上方有水平向左的匀强电场，电场强度为E1；下方有竖直向上的匀强电场，电场强度为E2，且。在x轴下方的虚线（虚线与茗轴成45°角）右侧有垂直纸面向外的匀…”主要考查了你对 【带电粒子在复合场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202304/443783.html
十二生肖
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。在x轴下方的虚线（虚线与茗轴成45°角）右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。有一长为L的轻绳一端固定在第一象限内的O′点，且可绕O′点在竖直平面内转动；另一端拴有一质量为m的小球，小球带电量为+q。OO′与x轴成45°角，其长度也为L。先将小球放在O′点正上方，从绳恰好绷直处由静止释放，小球刚进人有磁场的区域时将绳子断开。
，做匀加速直线运动。设绳子第一次刚拉直还没有开始绷紧时小球的速度大小为v。根据动能定理可得：
…………………………………………①（2分）
………………………③（2分）
……………………………………………………………………⑥（3分）
………………………………………………………⑦（2分）
………………………………………………………………⑧（2分）