如图甲所示,在直角坐标系y轴右侧虚线区域内,分布着场强的匀强电场,方向竖直向上;在y轴左侧虚线区域内,分布着、方向垂直纸面且随时间作周期性变化的磁场,如图乙所示(以

◎ 题目

如图甲所示,在直角坐标系y轴右侧虚线区域内,分布着场强的匀强电场,方向竖直向上;在y轴左侧虚线区域内,分布着、方向垂直纸面且随时间作周期性变化的磁场,如图乙所示(以垂直纸面向外为正)。虚线所在位置的横坐标在图中已标出。T=0时刻,一质量m=1.6×10—27kg,电荷量的带电粒子(不计重力),从点处以的速度平行于x轴向右射入磁场。(磁场改变方向的瞬间,粒子速度不变)

(1)求磁场方向第一次改变时,粒子所处位置的坐标。
(2)在图甲中画出粒子从射入磁场到射出电场过程中运动的轨迹。
(3)求粒子射出电场时的动能。

◎ 答案


(1)
(2)

(3)

◎ 解析

(1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径为r,
由牛顿运动定律          …………①
……②
粒子运动的周期…………③
设磁场方向第一次改变时,粒子运动到点,
如图所示,运动的时间  …………④
解得 …………⑤
 …………⑥
 …………⑦
(2)粒子运动轨迹如图所示。
(3)粒子离开磁场后以速度v水平向右射入匀强电场。粒子在电场中沿电场方向运动的位移
 …………⑧
由动能定理得     …………⑨
粒子射出电场时的动能

                  …………⑩
评分标准:本题共18分,其中(1)10分(②③⑤各2分,其余每式1分)
(2)3分(3)5分(⑧⑨各2分,⑩1分)。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,在直角坐标系y轴右侧虚线区域内,分布着场强的匀强电场,方向竖直向上;在y轴左侧虚线区域内,分布着、方向垂直纸面且随时间作周期性变化的磁场,如图乙所示(以…”主要考查了你对  【电势差与电场强度的关系】  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。

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