某科研小组研究带正电粒子在磁场中的运动规律。图示的空间坐标系中存在磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向沿z轴负方向。带正电粒子的质量为m、电荷量为q,不计粒子重力。
(1)若该粒子在
平面第一象限沿与x轴正方向成60°角的方向以速率v从原点O射出,求粒子在
平面第一象限内运动的轨迹长度;
(2)若该粒子在
平面第一象限沿与z轴正方向成37°角的方向以速率v从原点O射出,求粒子第一次通过z轴时的位置到原点O的距离;(
,
)
(3)在上述(2)的情形中,求粒子在t时刻的坐标。
(1)若该粒子在
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(2)若该粒子在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0ef1e8a88d934eca5399decc64fdbd43.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f986badfc5dea707c164e2ab6c98dd06.png)
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(3)在上述(2)的情形中,求粒子在t时刻的坐标。
更新时间:2024-05-22 16:18:42
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【知识点】 带电粒子在磁场中做圆周运动的相关计算
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(0.4)
【推荐1】如图所示,空间存在一范围足够大的垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。让质量为m、电荷量为+q的粒子在xOy平面内从坐标原点O沿不同方向、以不同的速度大小入射到该磁场中。(不计粒子重力及粒子间的影响)
(1)若粒子沿y轴正方向入射,恰好能经过坐标为(d,
d)的P点,求粒子沿y轴正方向入射时速度的大小;
(2)若粒子在坐标原点O的速度大小为
(
),为使该粒子能经过Q(d,0)点,此速度对应的入射角θ(粒子初速度与x轴正方向的夹角)有几个,并求出对应的正弦值。
(1)若粒子沿y轴正方向入射,恰好能经过坐标为(d,
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(2)若粒子在坐标原点O的速度大小为
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eded2a54842ff221b7c881120f668dc6.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/8/19/0e174f57-fccb-4fa6-b3b0-9a5f002ab0c5.png?resizew=143)
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(0.4)
【推荐2】如图所示,地面某处有一粒子发射器K(发射器尺寸忽略不计),可以竖直向上发射速度为v的电子;发射器右侧距离为d处有一倾角为60°的斜坡,坡面长度为d并铺有荧光板(电子打到荧光板上时可使荧光板发光),坡面顶端处安装有粒子接收器P(接收器尺寸忽略不计),且KQPM在同一竖直平面内.设电子质量为m,带电量为e,重力不计.求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/4/18/2184937811148800/2185797390974976/STEM/6b4536c4-563a-4b2e-8795-440bacb0c1e4.png?resizew=191)
(1)为使电子从发射器K出来后可运动至接收器P,可在电子运动的范围内加上水平方向的电场,求该电场强度E.
(2)若在电子运动的范围内加上垂直纸面向里的匀强磁场,且已知磁感应强度大小为B;同时调节粒子的发射速度,使其满足v0≤v≤2v0.试讨论v0取不同值时,斜面上荧光板发光长度L的大小.
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(1)为使电子从发射器K出来后可运动至接收器P,可在电子运动的范围内加上水平方向的电场,求该电场强度E.
(2)若在电子运动的范围内加上垂直纸面向里的匀强磁场,且已知磁感应强度大小为B;同时调节粒子的发射速度,使其满足v0≤v≤2v0.试讨论v0取不同值时,斜面上荧光板发光长度L的大小.
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(0.4)
【推荐3】在进行科学实验前,通常都要根据实验原理、实验中需要改变的物理量、可能出现的实验结果等因素,在实验装置中选择一个合适的坐标系后才能开展实验。为测量带电粒子在电磁场中的运动情况,在某实验装置中建立如图所示直角坐标系,并沿y轴负方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场。此设备中同时还可以加任意方向的、大小可变的匀强电场。一质量为m、带电荷量为 + q(q > 0)的粒子从坐标原点O以初速度v沿x轴正方向射入,不计粒子重力的影响。
(1)若该粒子恰好能做匀速直线运动,求所加电场强度E的大小和方向;
(2)若不加电场,改变磁感应强度B的大小,不改变方向,使该粒子恰好能够经过坐标为(
,0, - a)的点,求改变后的磁感应强度B′的大小;
(3)改变电场的大小和方向,也可以改变运动电荷经过的位置。若保持磁感应强度B的大小和方向不变,将电场强度大小调整为E′,方向平行于yOz平面,使该粒子能够在xOy平面内做匀变速曲线运动,并经过坐标为(
,a,0)的点,求调整后电场强度E′的大小和方向。
(1)若该粒子恰好能做匀速直线运动,求所加电场强度E的大小和方向;
(2)若不加电场,改变磁感应强度B的大小,不改变方向,使该粒子恰好能够经过坐标为(
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(3)改变电场的大小和方向,也可以改变运动电荷经过的位置。若保持磁感应强度B的大小和方向不变,将电场强度大小调整为E′,方向平行于yOz平面,使该粒子能够在xOy平面内做匀变速曲线运动,并经过坐标为(
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