(18分)如圖所示,兩平行金屬板A、B長l=8cm,兩板間距離d=8cm,B板比A板電勢高300V,即UBA=300V.一帶正電的粒子電量q=10-10­C,質(zhì)量m=10-20­kg,從R點(diǎn)沿電場中心線垂直電場線飛入電場,初速度v0=2×106m/s,粒子飛出平行板電場后經(jīng)過無場區(qū)域后,進(jìn)入界面為MN、PQ間勻強(qiáng)磁場區(qū)域,從磁場的PQ邊界出來后剛好打在中心線上離PQ邊界4L/3處的S點(diǎn)上.已知MN邊界與平行板的右端相距為L,兩界面MN、PQ相距為L,且L=12cm.求(粒子重力不計(jì))

(1)粒子射出平行板時(shí)的速度大小v;
(2)粒子進(jìn)入界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離多遠(yuǎn)?
(3)畫出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡,并求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小.

(1)  (2) (3)

解析試題分析:(1)粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),加速度為:
在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:
粒子射出平行板時(shí)豎直方向的速度為:
粒子射出平行板時(shí)速度大小為:
(2)設(shè)粒子從電場中飛出時(shí)的側(cè)向位移為,粒子進(jìn)入界面MN時(shí)偏離中心線OR的距離為,則:

解得:
帶電粒子在離開電場后將做勻速直線運(yùn)動(dòng),由相似三角形知識(shí)得:

代入數(shù)據(jù),解得:
(3)設(shè)粒子從電場中飛出時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為θ,則:
,,軌跡如下圖所示
由幾何知識(shí)可得粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑:

代入數(shù)據(jù),解得:

考點(diǎn):本題考查了帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

靜電計(jì)是測量電勢差的儀器。指針偏轉(zhuǎn)角度越大,金屬外殼和上方金屬小球間的電勢差越大,實(shí)驗(yàn)裝置如圖。在本實(shí)驗(yàn)中,靜電計(jì)指針和A板等電勢,靜電計(jì)金屬殼和B板等電勢,因此指針偏轉(zhuǎn)角越大表示A、B兩極板間的電勢差越大。現(xiàn)對(duì)電容器充電后斷開開關(guān)。若按圖下方的說明來做實(shí)驗(yàn),則甲圖中兩板間電勢差________;乙圖中兩板間電勢差________;丙圖中兩板間電勢差________。(“變大”、“變小”或“不變”)

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,真空中相距d="5" cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接(圖中未畫出),其中B板接地(電勢為零),A板電勢變化的規(guī)律如圖所示.
將一個(gè)質(zhì)量m=2.0×10-23 kg,電量q=+1.6×10-15C的帶電粒子從緊臨B板處釋放,不計(jì)重力.求:

(1)在t=0時(shí)刻釋放該帶電粒子,釋放瞬間粒子加速度的大小;
(2)若在t=時(shí)刻從緊臨B板處無初速釋放該帶電粒子,粒子恰好不能到達(dá)A板,試求 A板電勢變化的周期為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(19分)如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子,在D處沿圖示方向以一定的速度射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里。結(jié)果離子正好從距A點(diǎn)為d的小孔C沿垂直于電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場,此電場方向與AC平行且向上,最后離子打在G處,而G處距A點(diǎn)2d(AG⊥AC)。不計(jì)離子重力,離子運(yùn)動(dòng)軌跡在紙面內(nèi),求:

⑴此離子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r;
⑵離子從D處運(yùn)動(dòng)到G處所需時(shí)間;
⑶離子到達(dá)G處時(shí)的動(dòng)能。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,MN、PQ是平行金屬板,板長為L兩板間距離為d,在PQ板的上方有垂直紙面向里足夠大的勻強(qiáng)磁場.一個(gè)電荷量為q,質(zhì)量為m的帶負(fù)電粒子以速度V0從MN板邊緣且緊貼M點(diǎn),沿平行于板的方向射入兩板間,結(jié)果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進(jìn)磁場,然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進(jìn)電場.不計(jì)粒子重力,求:
(1)兩金屬板間所加電壓U的大小;
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小;
(3)當(dāng)該粒子再次進(jìn)入電場并再次從電場中飛出時(shí)的速度及方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(6分).勻強(qiáng)電場中,將一電荷量為2×10-5C的負(fù)電荷由A點(diǎn)移到B點(diǎn),其電勢能增加了0.1J,已知A、B兩點(diǎn)間距為2cm,兩點(diǎn)連線與電場方向成60°角,如圖所示,問:

(1)在電荷由A移到B的過程中,電場力做了多少功?
(2)A、B兩點(diǎn)間的電勢差為多少?
(3)該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題


(1)如圖1所示,固定于水平面上的金屬框架abcd,處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中。金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)?蚣艿腶b與dc平行,bc與ab、dc垂直。MN與bc的長度均為l,在運(yùn)動(dòng)過程中MN始終與bc平行,且與框架保持良好接觸。磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。

a. 請(qǐng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,推導(dǎo)金屬棒MN中的感應(yīng)電動(dòng)勢E;
b. 在上述情景中,金屬棒MN相當(dāng)于一個(gè)電源,這時(shí)的非靜電力與棒中自由電子所受洛倫茲力有關(guān)。請(qǐng)根據(jù)電動(dòng)勢的定義,推導(dǎo)金屬棒MN中的感應(yīng)電動(dòng)勢E。
(2)為進(jìn)一步研究導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的過程,現(xiàn)構(gòu)建如下情景:如圖2所示,在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中,一內(nèi)壁光滑長為l的絕緣細(xì)管MN,沿紙面以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)。在管的N端固定一個(gè)電量為q的帶正電小球(可看做質(zhì)點(diǎn))。某時(shí)刻將小球釋放,小球?qū)?huì)沿管運(yùn)動(dòng)。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,小球的重力可忽略。在小球沿管從N運(yùn)動(dòng)到M的過程中,求小球所受各力分別對(duì)小球做的功。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,有一放射源可以沿軸線ABO方向發(fā)射速度大小不同的粒子,粒子質(zhì)量均為,帶正電荷。A、B是不加電壓且處于關(guān)閉狀態(tài)的兩個(gè)閥門,閥門后是一對(duì)平行極板,兩極板間距為,上極板接地,下極板的電勢隨時(shí)間變化關(guān)系如圖(b)所示。O處是一與軸線垂直的接收屏,以O(shè)為原點(diǎn),垂直于軸線ABO向上為軸正方向,不同速度的粒子打在接收屏上對(duì)應(yīng)不同的坐標(biāo),其余尺寸見圖(a),其中均為已知。已知,不計(jì)粒子重力。
(1)某時(shí)刻A、B同時(shí)開啟且不再關(guān)閉,有一個(gè)速度為的粒子恰在此時(shí)通過A閥門,以閥門開啟時(shí)刻作為圖(b)中的計(jì)時(shí)零點(diǎn),試求此粒子打在軸上的坐標(biāo)位置(用表示)。
(2)某時(shí)刻A開啟,后A關(guān)閉,又過后B開啟,再過后B也關(guān)閉。求能穿過閥門B的粒子的最大速度和最小速度。
(3)在第二問中,若以B開啟時(shí)刻作為圖(b)中的計(jì)時(shí)零點(diǎn),試求解上述兩類粒子打到接收屏上的坐標(biāo)(用表示)。

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

(16分)如圖甲所示,熱電子由陰極飛出時(shí)的初速度忽略不計(jì),電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0,偏轉(zhuǎn)電場板間距離L=8cm,極板長為2L,下極板接地,偏轉(zhuǎn)電場極板右端到熒光屏的距離也是2L,在兩極板間接有一交變電壓,電壓變化周期T=4s,上極板的電勢隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示,大量電子從偏轉(zhuǎn)電場中央持續(xù)射入,穿過平行板的時(shí)間都極短,可以認(rèn)為電子穿過平行板的過程中電壓是不變的。

⑴求電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度v0(用電子比荷、加速電壓U0表示);
⑵在電勢變化的每個(gè)周期內(nèi)熒光屏?xí)霈F(xiàn)“黑屏”現(xiàn)象,即無電子擊中屏幕,求每個(gè)周期內(nèi)的“黑屏”時(shí)間有多長;
⑶求熒光屏上有電子打到的區(qū)間的長度。

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