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(2014•南阳一模)在直角坐标系xoy中有三个靠在一起的等大的圆形区域,分别存在着方向如图所示匀强磁场,磁感应强度大小

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/22 20:32:14
(2014•南阳一模)在直角坐标系xoy中有三个靠在一起的等大的圆形区域,分别存在着方向如图所示匀强磁场,磁感应强度大小都为B=0.10T,磁场区域半径r=
2
3
3
m
(1)(2)离子在磁场中做匀速圆周运动,在A、C两区域的运动轨迹是对称的,如图所示,设离子做圆周运动的半径为R,圆周运动的周期为T,由牛顿第二定律得:qvB=m
v2
R 又T=
2πR
v
解得:R=
mv
qB,T=
2πm
qB
将已知量代入得:R=2m  
设θ为离子在区域A中的运动轨迹所对应圆心角的一半,由几何关系可知离子在区域A中运动轨迹的圆心恰好在B点,
则:tanθ=
r
R=

3
3
θ=30°       
则离子通过磁场区域所用的时间为:
t=
T
3=4.19×10-6s     
由对称性可知:离了从原点O处水平射出磁场区域,由图可知侧移为:
d=2rsin2θ=2m    
(3)欲使离子打到挡板MN上时偏离最初入射方向的侧移为零,则离子在电场中运动时受到的电场力方向应向上,所以匀强电场的方向向下
离子在电场中做类平抛运动,加速度大小为:
a=
Eq
m=5.0×1011m/s2
沿y方向的位移为:y=
1
2at2=d        
沿x方向的位移为:x=vt    
解得:x=2
2m    
所以MN应放在距y轴2
2m的位置.
答:(1)离子离开磁场区域时的出射点偏离最初入射方向的侧移为2m;
(2)该离子通过磁场区域的时间为4.19×10-6s;
(3)若在匀强电场区域内竖直放置一档板MN,欲使离子达到挡板MN上时偏离最初入射方向的侧移为零,则挡板MN应放在距y轴2
2m的位置;匀强电场的方向向下.
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