【題目】如圖,矩形abcd區(qū)域有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,ab邊長為3L,bc邊足夠長.厚度不計(jì)的擋板MN長為5L,平行bc邊放置在磁場中,與bc邊相距L,左端與ab邊也相距L. 電子質(zhì)量為m、電荷量為e的電子,重力忽略不計(jì),由靜止開始經(jīng)電場加速后沿ab邊進(jìn)入磁場區(qū)域,若電子與擋板碰撞則完全被吸收并導(dǎo)走.

1)設(shè)加速電壓U= U0,求電子進(jìn)入磁場中的速度大小

2如果加速電壓控制在一定范圍內(nèi),能保證在這個(gè)電壓范圍內(nèi)加速的電子進(jìn)入磁場后在磁場中運(yùn)動時(shí)間都相同,求這個(gè)加速電壓U的范圍.

3調(diào)節(jié)加速電壓,使電子落在擋板上表面,求電子落在擋板上表面的最大寬度ΔL.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】1)由動能定理得,解得

2)只要電子從ad邊離開磁場,其運(yùn)動的軌跡都為半圓,且運(yùn)動時(shí)間相同,當(dāng)電子與擋板下表面相切時(shí)軌跡的半徑,圓心為,如圖所示,要使電子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間相等,必須滿足:

由牛頓第二定律得

由動能定理得:

聯(lián)立解得

若電子恰好繞過擋板最右端N點(diǎn)從ad邊離開磁場,設(shè)其軌跡的半徑為r2,圓心為O2,由幾何關(guān)系有

解得

即電子不可能繞過擋板最右端N點(diǎn)從ad邊離開磁場,所以使電子在磁場中運(yùn)動時(shí)間相同的電壓的取值范圍是:

(或者設(shè)電子與bc邊相切時(shí)的半徑為,圓心為,則有,設(shè)打到MND點(diǎn), ,也能證明電子不可能繞過擋板最右端N點(diǎn)從ad邊離開磁場)

3)電子能打到擋板上表面必須滿足以下要求:

(i)電子能通過擋板邊緣M點(diǎn),設(shè)其對應(yīng)的軌跡半徑為,圓心為,打在擋板上表面的C點(diǎn).則有: ,

(ii)電子不能從bc邊射出,設(shè)電子軌跡與bc邊相切時(shí)的半徑為,圓心為,打在擋板上表面的D點(diǎn).則有

所以:

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】下列說法中正確的是(

A. 加速度很大說明速度一定很大

B. 加速度很大,說明速度的變化一定很大

C. 加速度很大說明速度的變化一定很快

D. 物體的速度為零,加速度也一定為零

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【題目】如圖所示,物體A和帶負(fù)電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接,A、B的質(zhì)量分別是m2m,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定在水平面上,另一端與物體A相連,傾角為θ的斜面處于沿斜面向上的勻強(qiáng)電場中,整個(gè)系統(tǒng)不計(jì)一切摩擦.開始時(shí),物體B在一沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用下保持靜止且輕繩恰好伸直,然后撤去外力F,直到物體B獲得最大速度,且彈簧未超過彈性限度,則在此過程中

A. 撤去外力F的瞬間,物體A的加速度為

B. 撤去外力F的瞬間,物體B的加速度為

C. AB獲得最大速度時(shí),彈簧伸長量為

D. 物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在正點(diǎn)電荷Q的電場中有M、NP、F四點(diǎn),M、NP為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),FMN的中點(diǎn), .M、N、PF四點(diǎn)處的電勢分別用、、表示.已知, ,點(diǎn)電荷QM、NP三點(diǎn)所在平面內(nèi),則

A. 點(diǎn)電荷Q一定在MP的中點(diǎn)

B. 大于

C. N點(diǎn)的場強(qiáng)比P點(diǎn)的場強(qiáng)大

D. 將負(fù)試探電荷從P點(diǎn)搬運(yùn)到N點(diǎn),電場力做正功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列關(guān)于加速度的說法中,正確的是(   )

A. 速度為零的時(shí)刻,加速度可以不為零

B. 加速度方向保持不變,速度方向一定保持不變

C. 加速度大小不斷變小,速度大小一定不斷變小

D. 速度變化很快,加速度卻可以很小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一小型發(fā)電站通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶,已知發(fā)電機(jī)的輸出功率為P=500kW,輸出電壓為U1=500V,升壓變壓器B1原、副線圈的匝數(shù)比為n1:n2=1:5,兩變壓器間輸電導(dǎo)線的總電阻為R=1.5Ω。降壓變壓器B2的輸出電壓為U4=220V,不計(jì)變壓器的損耗。求:

(1)輸電導(dǎo)線上損失的功率P';

(2)降壓變壓器B2的原、副線圈的匝數(shù)比n3:n4

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在光滑的水平面上有一質(zhì)量為2 kg的物體,它的左端與一勁度系數(shù)為100 N/m的輕彈簧相連,右端連接一細(xì)線,物體靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成 37°角,此時(shí)水平面對物體的彈力為零,如圖所示已知sin 37°=06,cos 37°=08,重力加速度g取10 m/s2,則下列說法正確的是

A當(dāng)剪斷彈簧的瞬間,物體的加速度為7 5 m/s2

B當(dāng)剪斷彈簧的瞬間,物體的合外力為15 N

C當(dāng)剪斷細(xì)線的瞬間,物體的加速度為零

D當(dāng)剪斷細(xì)線的瞬間,物體受到的合外力為15 N

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中,有不計(jì)重力的甲、乙兩個(gè)帶電粒子,在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,運(yùn)動方向和軌跡示意如圖。則下列說法中正確的是( )

A. 甲、乙兩粒子所帶電荷種類不同

B. 若甲、乙兩粒子的動量大小相等,則甲粒子所帶電荷量較大

C. 若甲、乙兩粒子所帶電荷量及運(yùn)動的速率均相等,則甲粒子的質(zhì)量較大

D. 該磁場方向一定是垂直紙面向里

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球從距離地面高HA點(diǎn)由靜止開始釋放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用到達(dá)距地面深度為hB點(diǎn)速度減為零.不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.關(guān)于小球下落的整個(gè)過程,下列說法中正確的有(  )

A. 小球的機(jī)械能減少了mgh

B. 小球克服阻力做的功為mgH+h

C. 小球所受阻力的沖量大于m

D. 小球動量的改變量等于所受阻力的沖量

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