综合题18.0分
物理

如图所示,在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,一带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,经偏转电场后到达x轴上的N点,然后射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,已知M点的坐标是(0,h),N点的坐标是(2h,0),不计粒子重力,求:

18.粒子到达N点时的速度v的大小以及v与初速度v0的夹角

19.粒子在磁场中运动的轨道半径r;

20.粒子从M点运动到P点的总时间t。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

(1)

解析

(1)粒子在电场中作类平抛运动,水平方向:2h=v0t;竖直方向:,解得:vy=v0;由几何关系:,解得θ=45°

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.菁优网版权所有

解题思路

(1)粒子在电场中做类平抛运动,应用类平抛运动规律求出速度.

易错点

本题是带电粒子在组合场中运动的问题,粒子垂直射入电场,在电场中偏转做类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动,要求能画出粒子运动的轨迹,结合几何关系求解,知道半径公式及周期公式.

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)

解析

(2)由几何关系:

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.菁优网版权所有

解题思路

(2)粒子以此速度进入第四象限,在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,先画出轨迹图,找出半径;利用洛伦兹力提供向心力的公式,可求出在磁场中运动的半径.

易错点

本题是带电粒子在组合场中运动的问题,粒子垂直射入电场,在电场中偏转做类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动,要求能画出粒子运动的轨迹,结合几何关系求解,知道半径公式及周期公式.

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

(3)

解析

(3)粒子在电场中运动的时间:

在磁场中运动的周期为:

在磁场中运动的圆心角为1350,故运动时间:

故粒子从M点运动到P点的总时间t=t1+t2=

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.菁优网版权所有

解题思路

(3)粒子的运动分为两部分,一是在第一象限内做类平抛运动,二是在第四象限内做匀速圆周运动,分段求出时间,相加可得总时间.

易错点

本题是带电粒子在组合场中运动的问题,粒子垂直射入电场,在电场中偏转做类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动,要求能画出粒子运动的轨迹,结合几何关系求解,知道半径公式及周期公式.