E?5v0B 因此解出
①
6、(1)因油滴沿直线运动,重力和电场力又为恒力,则与运动方向垂直的洛伦兹力的大小运动不能
变化,油滴必然做匀速直线运动。则有:
,
(2)油滴进入x>0的区域后,要做匀速圆周运动,则:qE1=mg
因为mg=qEcotα,所以E1=
0
E,电场方向竖直向上。
(3)油滴的运动轨迹如图所示,∠OPN=60,过P作PM的垂线交x轴于O1,因∠O1PN=∠O1NP=30,ΔO1PN为等腰三角形,所以O1P=O1N,O1为油滴做圆周运动的圆心。
0
设O1P=R,R=,θ=,油滴由M点到P点的时间:,油滴由P点
到N点做匀速圆周运动的时间:。因为mg=qEcotα所以。所以油滴由
P点到N点的时间
7、微粒从P点至第二次逃过D点的运动轨迹如图所示由图可知在磁场前瞬间微粒在F点(圆和PQ的切点)在t时间内微粒从P点匀速运动到F点,
由几何关系可知:PF―L―R 又
36
解得:
(2)微粒在磁场中作匀速圆周运动时,当R最大时,B最小,在微粒小飞出磁场的情况
下,R最大时有:DQ=2R,即 可得B的最小值为:
微粒在磁场中做圆周运动故有
又:…………2分 即可得:
8、(1)粒子A在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设粒子A的速度为v0,在MN上方运动半径为R1,运动周期为T1,根据牛顿第二定律和圆周运动公式,
2mv0mv02?R1?mv0 qv0B1?m 解得R1? ?,T1??qB12qB0v0qB0R1 同理,粒子A在MN下方运动半径R2和周期T2分别为: R2?mv0mv02?m ??2R;T2?qB2qB0qB0 粒子A由P点运动到MN边界时与MN的夹角为60°,如图所示,则有
R1?h?R1cos60°得到: R1?2h,R2?4h PQ
间
的
距
离
为
d?2R2sin60°?2R1sin60°?23h
(2)粒子A从P点到Q点所用时间为 t?221?m22?m5?mT1?T2??? 633qB03qB03qB0 设粒子B的质量为M,从P点到Q点速度为v v?d/t?mv063hqB0 由R1?2h?得到mv0?4qB0h
5?m2qB037
根据动量守恒定律mv0?Mv?0 解得M?103?m。 99、对于y轴上的光屏亮线范围的临界条件如图1所示:带电粒子的轨迹和x=a相切,此时r=a,y轴上的最高点为y=2r=2a ;
对于 x轴上光屏亮线范围的临界条件如图2所示:左边界的极限情况还是和x=a相切,此刻,带电粒子在右边的轨迹是个圆,与x轴相切于D点,由几何知识得到在x轴上的坐标为x=2a;速度最大的粒子是如图2中的实线,又两段圆弧组成,圆心分别是C和C′,由对称性得到 C′在 x轴上,与D点重合。设在左右两部分磁场中运动时间分别为t1和t2,满足
t127? t1?t2?T
12t25解得 t1?1T6t2?5T12??60? ?3R?2a 由数学关系得到: Rsin60??aOP?2a?R 代入数据得到: OP?2(1?3)a 33)a 3所以在x 轴上的范围是2a?x?2(1?10
33y?(r?rcos30?)?20tan30??6.25?(1?)cm?20?cm?12.384cm2311有
(2)粒子在磁场中以O`为圆心做匀速
圆周运动,半径为O`N,有(3)
12、(1)2
ghB?m2ghqh,450 (2)E=mg/q (3)水平向右
2gh
38
13、:电子在M、N间加速后获得的速度为v,由动能定理得:
12mv2-0=eu
v2电子进入磁场后做匀速圆周运动,设其半径为r,则:evB=mr
电子在磁场中的轨迹如图,由几何得:
L2LL2?d2L2?d2222r=由以上三式得:B=L?d2mue
mgq2B2L2qBLcot?2q2m14、(1),方向竖直向上 (2) (3)8mg
15、(1)电子在电场中做类平抛运动
设电子从A到C的时间为t1
1eEd?at12a?2d?v0t1 (1分) 2m (1分) (1分)
2mv0 求出 E =2ed (1分)
(2)设电子进入磁场时速度为v,v与x轴的夹角为θ,则
tan??
at1?1v0 θ = 45° (1分) 求出 v?2v0 (1分)
电子进入磁场后做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力
mv0v2evB?mB?ed(1分)r (1分) 由图可知 r?2d (2分) 求出
39
6d (3)由抛物线的对称关系,电子在电场中运动的时间为 3t1=v0 (2分) 332?m3?dT??44eB2v0 (2分) 电子在磁场中运动的时间 t2 =
3d(4??)2v0 电子从A运动到D的时间 t=3t1+ t2 =
16、(1) 2E/B (2)
E2?3(3?2)gB33E 竖直向上 (3
17.?带电粒子能与中性粒子碰撞 (2)Umax=450V 18(1)微粒作直线运动,则微粒作圆周运动,则
mg?qE0?qvB ①
mg?q0E ②
q?联立①②得
mg2EB?0E0 ③ v ④
d?v(2??1)v?Tmin?tmin?t2?2vg(3)2g
T?t1?t2??(2)
19、(1)gsin? mgcos?/qB(2)mg(sin?/?+cos?)/qB
20.答案:(1)当物块B所受到的竖直向上的洛伦兹力和重力相等时,B对A的压力为零,此时B获得最大速度,则有:qvmB=mg解得:vm=10 m/s.
(2)对A、B物体系统水平方向动量守恒,规定v0方向为正方向, 则有:mAv0=mAvA+mBvB
mAv0?mBvB2?14?0.1?10?mA2解得:vA= m/s =13.5 m/s.
即A板的最小速度为vmin=13.5 m/s
(3)根据能量转化守恒定律,A、B物体系统所减少的动能,通过摩擦力做功全部转化为系统的内能,所以系统内能的增量为:
1111?ΔU=2mAv02-2mAvmin2-2mBvm2=2×2×(142-13.52)-2×0.1×102 J=8.75 J.
40
32Eqlm2lM21. 2qB
Eq?7?m3qB
24
41