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分层训练 能力提升
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1.(10分)(2026·黑龙江哈尔滨市期末)板与水平方向夹角θ=30°,板上方虚线右侧有匀强电场,电场强度大小为E。如图所示,板与圆形区域磁场相切,切点为a,在a处开一小孔。质量为m、带电量大小为q的带电粒子(不计重力)水平射入匀强电场(速度大小未知),若粒子恰好从a点垂直于板进入磁场区域,并从a点正下方b点离开磁场,圆形磁场区域内为垂直于纸面向里的匀强磁场,磁场区域半径为R,磁感应强度大小为B,求:
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(1)粒子进入磁场的速度大小;(4分)
解析:设从a点进入磁场时的速度为v1,带电粒子进入磁场中做匀速圆周运动,轨迹如图所示
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(2)粒子从进入电场到离开磁场的运动时间。(6分)
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(1)带电粒子电性以及第一次穿出第一象限的坐标;(4分)
解析:粒子从P点以速度v沿与x轴成60°的方向射入,垂直于y轴从A点射出,根据左手定则,粒子运动轨迹如图所示,
答案:负电 (0,3a)
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(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;(2分)
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(3)带电粒子从P点入射到第三次穿过y轴的时间。(6分)
解析:进入电场后,由于粒子带负电,电场力F向右,因此粒子减速到零,又加速返回,以原速度大小第二次穿过A点,根据左手定则可知,向上偏转180°第三次经过y轴在电场中有Eq=ma
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(1)微粒第一次在第一象限内的运动时间;(4分)
解析:粒子运动轨迹如图所示
答案:0.6 s
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(2)微粒的初速度大小v0;(4分)
答案:4 m/s
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(3)微粒第2次经过x轴时的坐标。(6分)
得r2=0.625 m
微粒做圆周运动在x轴的弦长L=2r2sin α=0.75 m
微粒第一次从第一象限进入第四象限的位置x1=v0t=2.4 m
微粒第二次经过x轴的位置x2=x1-L=1.65 m
微粒第二次经过x轴的坐标为(1.65 m,0)。
答案:(1.65 m,0)
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(1)第二象限内电场的电场强度大小;(4分)
答案:1 N/C
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(2)粒子第一次经过x轴时的位置坐标;(8分)
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所以由题图乙可知,粒子每运动半个圆周,偏转方向改变一次,则粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
则粒子第一次经过x正半轴时的位置坐标为(3 m,0)。
答案:(3 m,0)
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(3)粒子第一次经过x轴的时刻。(2分)
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