(14分)如圖所示,在同一平面內(nèi)邊長(zhǎng)均為l的正方形區(qū)域abcd和cdef中.分別存在平行于ab方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子,以速度υ0沿ad方向從a點(diǎn)射入電場(chǎng),并從dc邊的中點(diǎn)O射出,不計(jì)重力.
(1)求電場(chǎng)強(qiáng)度的大。
(2)若粒子垂直于ef邊界射出磁場(chǎng),求它在電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間;
(3)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小在什么范圍內(nèi)時(shí),粒子才能從de邊界射出磁場(chǎng)?
(1) ;(2) ;(3)
解析試題分析:(1)粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中僅受豎直向下的電場(chǎng)力,做類平拋運(yùn)動(dòng),
水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng):L=v0t1
豎直方向做初速度為零勻加速直線運(yùn)動(dòng):;
整理得:
(2)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的末速度可以分解為水平分速度v0與豎直分速度vy,設(shè)v與v0之間的夾角為θ
則:;解得:
粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),垂直于ef邊界射出磁場(chǎng)是的丶軌跡如圖.由幾何關(guān)系知:rsinθ=L
粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間:
粒子通過(guò)電磁場(chǎng)的總時(shí)間:t=t1+t2=
(3)檔粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡與ef相切時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系得: r1sinθ+r1=L
根據(jù)牛頓第二定律得:
解得:
當(dāng)粒子與邊界de相切時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系得:r1sinθ+r1=L
根據(jù)牛頓第二定律可得:;解得;
故,得:
考點(diǎn):帶電子粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)及在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
如圖所示,實(shí)線表示某電場(chǎng)中的三條電場(chǎng)線,虛線表示帶電粒子只在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡,試判斷:粒子帶__________電.粒子在__________點(diǎn)加速度大.A、B兩點(diǎn)電勢(shì)較高的點(diǎn)是__________.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
如圖所示,一個(gè)驗(yàn)電器用金屬網(wǎng)罩罩住,當(dāng)加上水平向右的、場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí),驗(yàn)電器的箔片 (填“張開(kāi)”或“不張開(kāi)”),我們把這種現(xiàn)象稱之為 。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=9V,內(nèi)阻r=0.5Ω,電阻R1=5.0Ω,R2=3.5Ω,R3=6.0Ω,R4=3.0Ω,電容C=2.0μF。兩板間距離為0.17 m。
(1)求電鍵接到a時(shí),電容的帶電量是多少?上極板帶何種電荷?
(2)求電鍵從與a接觸到與b接觸時(shí),通過(guò)R3的電荷量是多少?上極板帶何種電荷?
(3)若兩極板中央有一個(gè)帶電粒子,當(dāng)電鍵與a接觸時(shí),正好處于靜止?fàn)顟B(tài),若電鍵與b接觸后,帶電粒子向哪極板運(yùn)動(dòng)?經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)極板?(不考慮電容充放電時(shí)間,g=10m/s2)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(22分)離子推進(jìn)器是太空飛行器常用的動(dòng)力系統(tǒng),某種推進(jìn)器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化原理如圖1所示,截面半徑為R的圓柱腔分為兩個(gè)工作區(qū)。I為電離區(qū),將氙氣電離獲得1價(jià)正離子II為加速區(qū),長(zhǎng)度為L(zhǎng),兩端加有電壓,形成軸向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。I區(qū)產(chǎn)生的正離子以接近0的初速度進(jìn)入II區(qū),被加速后以速度vM從右側(cè)噴出。I區(qū)內(nèi)有軸向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,在離軸線R/2處的C點(diǎn)持續(xù)射出一定速度范圍的電子。假設(shè)射出的電子僅在垂直于軸線的截面上運(yùn)動(dòng),截面如圖2所示(從左向右看)。電子的初速度方向與中心O點(diǎn)和C點(diǎn)的連線成α角(0<α<90?)。推進(jìn)器工作時(shí),向I區(qū)注入稀薄的氙氣。電子使氙氣電離的最小速度為v0,電子在I區(qū)內(nèi)不與器壁相碰且能到達(dá)的區(qū)域越大,電離效果越好。已知離子質(zhì)量為M;電子質(zhì)量為m,電量為e。(電子碰到器壁即被吸收,不考慮電子間的碰撞)。
(1)求II區(qū)的加速電壓及離子的加速度大。
(2)為取得好的電離效果,請(qǐng)判斷I區(qū)中的磁場(chǎng)方向(按圖2說(shuō)明是“垂直紙面向里”或“垂直紙面向外”);
(3)α為90?時(shí),要取得好的電離效果,求射出的電子速率v的范圍;
(4)要取得好的電離效果,求射出的電子最大速率vM與α的關(guān)系。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(16分)如圖所示,兩水平放置的平行金屬板a、b,板長(zhǎng)L=0.2 m,板間距d=0.2 m.兩金屬板間加可調(diào)控的電壓U,且保證a板帶負(fù)電,b板帶正電, 忽略電場(chǎng)的邊緣效應(yīng).在金屬板右側(cè)有一磁場(chǎng)區(qū)域,其左右總寬度s=0.4 m,上下范圍足夠大,磁場(chǎng)邊界MN和PQ均與金屬板垂直,磁場(chǎng)區(qū)域被等寬地劃分為n(正整數(shù))個(gè)豎直區(qū)間,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B=5×10-3T,方向從左向右為垂直紙面向外、向內(nèi)、向外…….在極板左端有一粒子源,不斷地向右沿著與兩板等距的水平線OO′發(fā)射比荷=1×108 C/kg、初速度為v0=2×105 m/s的帶正電粒子。忽略粒子重力以及它們之間的相互作用.
(1)當(dāng)取U何值時(shí),帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的速度偏向角最大;
(2)若n=1,即只有一個(gè)磁場(chǎng)區(qū)間,其方向垂直紙面向外,則當(dāng)電壓由0連續(xù)增大到U過(guò)程中帶電粒子射出磁場(chǎng)時(shí)與邊界PQ相交的區(qū)域的寬度;
(3)若n趨向無(wú)窮大,則偏離電場(chǎng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t為多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于光滑的金屬導(dǎo)軌平面向里,極板間距為d的平行板電容器與總阻值為2R0的滑動(dòng)變阻器通過(guò)平行導(dǎo)軌連接,電阻為R0的導(dǎo)體棒MN可在外力的作用下沿導(dǎo)軌從左向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位于a、b的中間位置且導(dǎo)體棒MN的速度為v0時(shí),位于電容器中P點(diǎn)的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不計(jì)摩擦和平行導(dǎo)軌及導(dǎo)線的電阻,各接觸處接觸良好,重力加速度為g,則下列判斷正確的是
A.油滴帶正電荷 |
B.若將上極板豎直向上移動(dòng)距離d,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),加速度a = g/2 |
C.若將導(dǎo)體棒的速度變?yōu)?v0,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),加速度a = g |
D.若保持導(dǎo)體棒的速度為v0不變,而將滑動(dòng)觸頭置于a端,同時(shí)將電容器上極板向上移動(dòng)距離d/3,油滴仍將靜止 |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(8分)如圖所示,電荷量為-e,質(zhì)量為的電子從點(diǎn)沿與電場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng),初速度為,當(dāng)它通過(guò)電場(chǎng)中點(diǎn)時(shí),速度與場(chǎng)強(qiáng)方向成角,不計(jì)電子的重力,求:
(1)電子經(jīng)過(guò)點(diǎn)的速度多大;
(2)兩點(diǎn)間的電勢(shì)差多大。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(15分)如圖所示,兩個(gè)板長(zhǎng)均為L(zhǎng)的平板電極,平行正對(duì)放置,兩極板相距為d,極板之間的電勢(shì)差為U,板間電場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)帶電粒子(質(zhì)量為m,電荷量為+q)從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場(chǎng)方向射入兩極板之間,到達(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板邊緣。忽略重力和空氣阻力的影響。求:
(1)極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小;
(2)該粒子的初速度v0的大小;
(3)該粒子落到下極板時(shí)的末動(dòng)能Ek的大小。
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