1、第88练(模型方法)带电粒子在叠加场中的运动(时间25分钟)思维方法1先确定各场的方向、强弱等,后正确分析带电体受力情况、运动情况,寻找临界点、衔接点2若带电粒子在叠加场中做匀速直线运动,则重力、电场力与磁场力的合力为零3若带电粒子在叠加场中做匀速圆周运动,则重力与电场力等大、反向1.如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系,y轴沿竖直方向在xL到x2L之间存在竖直向上的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场,一个比荷为k的带电微粒从坐标原点以一定的初速度沿x方向抛出,进入电场和磁场后恰好在竖直平面内做匀速圆周运动,离开电场和磁场后,带电微粒恰好沿x方向通过x轴上x3L的位置,已知匀强磁场的磁感应强
2、度为B,重力加速度为g.求:(1)电场强度的大小;(2)带电微粒的初速度大小;(3)带电微粒做圆周运动的圆心的纵坐标2如图,在区域中有方向水平向右的匀强电场,在区域中有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B0.5 T;两区域中的电场强度大小相等,为E2 V/m;两区域足够大,分界线竖直,一可视为质点的带电小球用绝缘细线拴住静止在区域中的A点时,细线与竖直方向的夹角为45,现剪断细线,小球开始运动,经过时间t11 s从分界线的C点进入区域,在其中运动一段时间后,从D点第二次经过分界线,再运动一段时间后,从H点第三次经过分界线,图中除A点外,其余各点均未画出,g10 m/s
3、2,求:(1)小球到达C点时的速度v;(2)小球在区域中运动的时间t2;(3)C、H之间的距离d.第88练(模型方法)带电粒子在叠加场中的运动1答案:(1)(2)(3)解析:(1)微粒进入电场和磁场后恰好在竖直平面内做匀速圆周运动,则mgqE又k,解得E.(2)微粒运动轨迹如图所示,由几何关系知2R cos L,由洛伦兹力提供向心力得:qvB,又v微粒进入复合场前做平抛运动,竖直方向有vygt,水平方向有Lv0t联立解得v0(3)竖直方向有hgt2,其中t,圆心的纵坐标为yOhR sin 联立解得yO.2答案:(1)10 m/s(2)0.6 s(3)32 m解析:(1)小球处于静止状态时,受力
4、分析如图,可知小球带正电,设电场力与重力的合力为F,有cos 45,解得Fmg,剪断细线后,小球所受电场力与重力不变,小球将做初速度为零的匀加速直线运动,则有Fma,得a10 m/s2,小球到达C点时的速度为vat110 m/s.(2)由(1)可知tan 45,所以F电mgqE,故小球在区域中做匀速圆周运动,有qvBm,得r,小球做匀速圆周运动的周期为T0.8 s,所以小球从C运动到D的时间为t2T0.6 s.(3)小球从D点再次进入区域时,速度大小为v,方向与重力和电场力的合力F垂直,故小球做类平抛运动,设小球从D到H所用时间为t3,DPvt3,PHat,由几何关系可知DPPH,解得t3 s2 s,DPPH20 m,所以DH40 m,而DCr,由(2)可知r4 m,所以dDHDC32 m