【題目】如圖,真空中一對平行金屬板長為L,兩板間有垂直板面向上的勻強(qiáng)電場,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從兩板中央沿中線進(jìn)人電場,粒子射出平行板時(shí)速度大小為v,方向與中線夾角為a,板右側(cè)有一上、下范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場區(qū),磁場方向與紙面垂直,磁場邊界與兩板中線垂直,不計(jì)粒子重力,忽略板外空間的電場。

1)求勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E;

2)若磁場區(qū)寬度為d0,欲使粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從左邊界穿出,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿足的條件;

3)在兩板中線右側(cè)延長線上有一點(diǎn)P,P點(diǎn)與板右端的距離為L,若磁場區(qū)的位置可左右平移,磁場寬度可以改變。粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后能到達(dá)P點(diǎn),且速度方向與中線夾角仍為α,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值Bmin。

【答案】1

2

(3)

【解析】

根據(jù)豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),結(jié)合速度時(shí)間公式求出豎直分速度,通過平行四邊形定則求出速度與水平方向的夾角以及速度的大;粒子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,抓住等時(shí)性求出粒子出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)豎直方向上的偏移量,抓住粒子出電場后速度的方向延長線經(jīng)過極板中軸線的中點(diǎn),根據(jù)相似三角形求出粒子穿過界面PS時(shí)偏離中心線RO的距離;在PS右側(cè)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),結(jié)合幾何關(guān)系求出粒子運(yùn)動(dòng)的半徑,通過洛倫茲力提供向心力求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B

(1) 粒子離開時(shí),在電場方向的速度

加速度:

運(yùn)動(dòng)時(shí)間:

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:

解得:;

(2) ①當(dāng)磁場方向垂直紙面向里的情況下,如圖,設(shè)粒子恰好不從右邊界飛出時(shí),圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,則

解得:

應(yīng)滿足的條件

②當(dāng)磁場方向垂直紙面向外的情況下,如圖乙,設(shè)粒子恰好不從右邊界飛出時(shí),圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r2,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2,則

解得:

應(yīng)滿足的條件

(3) 從電場飛出的粒子速度方向反向延長線通過兩極板間的中心,設(shè)粒子在磁場中圓周運(yùn)動(dòng)最大半徑為rm,根據(jù)幾何關(guān)系可畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則

解得:.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在物理學(xué)的發(fā)展過程中,科學(xué)的物理思想與方法對物理的發(fā)展起到了重要作用,下列關(guān)于物理思想方法說法錯(cuò)誤的是(  )

A. 質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷是同一種思想方法

B. 重心、合力和分力、總電阻都體現(xiàn)了等效替換的思想

C. 加速度、電場強(qiáng)度、電勢都是采取比值法定義的物理量

D. 牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實(shí)進(jìn)行分析的產(chǎn)物,能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,平行板電容器的兩極板AB接于電池兩極,一帶正電荷的小球懸掛在電容器內(nèi)部,閉合S,電容器充電,這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為,以下分析正確的是  

A. 保持S閉合,將A板向B板靠近,則增大

B. 保持S閉合,將A板向上平移一小段距離,則變小

C. 斷開S,將A板向上平移一小段距離,則變小

D. 斷開S,將A板向B板靠近,則不變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示電路,測量定值電阻的阻值、電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,使用的器材有:待測定值電阻R1(約幾歐)、待測電源E、電流表A、電阻箱R2(0-999.9Ω)、開關(guān)兩個(gè)及導(dǎo)線若干。

1)請用筆畫線代替導(dǎo)線在圖中完成實(shí)物電路的連接________;

2)測量R1的值時(shí),閉合開關(guān)S1前,調(diào)節(jié)R2____(選填最大值最小值"),然后閉合開關(guān)S1S2,調(diào)節(jié)R2使電流表示數(shù)為I,此時(shí)R2的值為7.8Ω;再斷開S2,將R2調(diào)到5.8Ω時(shí),電流表示數(shù)也為I,則R的值為______Ω。

3)測量電源電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r時(shí),閉合開關(guān)S1、斷開S2,調(diào)節(jié)R2,得到R2和對應(yīng)電流I的多組數(shù)據(jù),作出-R2圖象如圖所示,則電源電動(dòng)勢E =_____V,內(nèi)阻r =____ (計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),若電流表A內(nèi)阻不可忽略,則r的測量值______(選填大于等于小于”)真實(shí)值。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】當(dāng)病人發(fā)生心室纖顫時(shí),必須要用除顫器進(jìn)行及時(shí)搶救,除顫器工作時(shí)的供電裝置是一個(gè)C=70μF的電容器,它在工作時(shí),一般是讓100J300J的電能在2ms的時(shí)間內(nèi)通過病人的心臟部位,已知充電后電容器儲(chǔ)存的電能為,下列說法正確的是

A. 除顫器工作時(shí)的電功率在50W150W之間

B. 除顫器工作時(shí)的電功率在50kW150kW之間

C. 要使除顫器的電容器儲(chǔ)存140J的電能,充電電壓需達(dá)到20V

D. 要使除顫器的電容器儲(chǔ)存140J的電能,充電電壓需達(dá)到200V

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖a所示,理想變壓器原線圈通過理想電流表接在一交流電源的兩端,交流電源輸出的電壓u隨時(shí)間t變化的圖線如圖b所示,副線圈中接有理想電壓表及阻值R10Ω的負(fù)載電阻。已知原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1,則下列說法中正確的是

A. 電壓表的示數(shù)為20V

B. 電流表的示數(shù)為0.28 A

C. 電阻R消耗的電功率為80W

D. 通過電阻R的交變電流的頻率為100 Hz

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一半徑為r的帶負(fù)電細(xì)橡膠圓環(huán)水平放置,其單位長度所帶凈電荷數(shù)目為n,單個(gè)電荷的電荷量為e。當(dāng)圓環(huán)以角速度ω繞中心軸線順時(shí)針(從上往下看)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是

A. 該圓環(huán)形成的等效電流為nerω

B. 該圓環(huán)形成的等效電流為

C. 等效電流在中心軸線上產(chǎn)生的磁場方向豎直向上

D. 等效電流在中心軸線上產(chǎn)生的磁場方向豎直向下

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖中虛線a、bc、d代表勻強(qiáng)電場內(nèi)間距相等的一組等勢面已知等勢面b的電勢為0。一電子經(jīng)過a時(shí)的動(dòng)能為8eV,從ac的過程中克服電場力所做的功為4eV.下列說法正確的是

A. 等勢面a上的電勢為-2V

B. 該電子經(jīng)過等勢面c時(shí),其電勢能為2eV

C. 該電子經(jīng)過等勢面a時(shí)的速率是經(jīng)過c時(shí)的2

D. 該電子可能到達(dá)不了等勢面d

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在等量異種電荷形成的電場中有一正方形ABCD,其對角線AC與兩點(diǎn)電荷的連線重合,兩對角線的交點(diǎn)位于電荷連線的中點(diǎn)O.下列說法中正確的有(  )

A. A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向相同

B. B、D兩點(diǎn)的電勢相同

C. 質(zhì)子由C點(diǎn)沿C→O→A路徑移至A點(diǎn),電場力對其先做負(fù)功后做正功

D. 電子由B點(diǎn)沿B→C→D路徑移至D點(diǎn),電勢能先增大后減小

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