如圖所示為帶電平行板電容器.電容為c.板長為L,兩板間距離d,在PQ板的下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)電荷量為、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度從上板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間.結(jié)果粒子恰好從下板右邊緣飛進(jìn)磁場(chǎng),然后又恰好從下板的左邊緣飛進(jìn)電場(chǎng).不計(jì)粒子重力.試求:

(1)板間勻強(qiáng)電場(chǎng)向什么方向?帶電粒子帶何種電荷?
(2)求出電容器的帶電量Q
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;
(4)粒子再次從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度大小和方向.
(1) 豎直向上 負(fù)電荷 (2)  (3) (4)末速度即水平速度等于

試題分析:(1)粒子從下板右邊緣飛進(jìn)磁場(chǎng),然后又恰好從下板的左邊緣飛進(jìn)電場(chǎng),判斷進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)洛倫茲力方向向左下方,根據(jù)左手定則判斷,粒子帶負(fù)電荷
粒子從極板上邊沿進(jìn)入電場(chǎng),從下邊沿離開電場(chǎng),說明電場(chǎng)力向下,粒子帶負(fù)電荷所以電場(chǎng)方向豎直向上。
(2)粒子進(jìn)入板件勻強(qiáng)電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向勻速直線:,時(shí)間
豎直方向勻加速直線運(yùn)動(dòng)
根據(jù)牛頓第二定律可得,平行板電容器電荷量
綜上可得
(3)類平拋運(yùn)動(dòng)末速度反向延長線與水平位移的交點(diǎn)是水平位移的中點(diǎn),所以有
在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖,根據(jù)幾何關(guān)系可得
聯(lián)立可求解

(4)粒子再次進(jìn)入電場(chǎng)時(shí),根據(jù)對(duì)稱性,進(jìn)入電場(chǎng)的速度與水平方向夾角也是,大小也是,水平方向分速度仍是,運(yùn)動(dòng)還是勻速運(yùn)動(dòng),豎直方向與之前離開電場(chǎng)的速度大小相等,方向相反,之前是勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度,此時(shí)是勻減速運(yùn)動(dòng)的初速度,所以當(dāng)粒子離開電場(chǎng)時(shí),水平位移為L,豎直位移為d,豎直方向速度剛好減速到0,所以末速度即水平速度等于
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,xOy平面內(nèi)半徑為R的圓O'與y軸相切于原點(diǎn)O。在該圓區(qū)域內(nèi),有與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于圓面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)從O點(diǎn)沿x軸正方向以某一速度射入,帶電粒子恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)T0時(shí)間從P點(diǎn)射出。

(1)若僅撤去磁場(chǎng),帶電粒子仍從O點(diǎn)以相同的速度射入,經(jīng)時(shí)間恰從圓形區(qū)域的邊界射出。求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和粒子離開電場(chǎng)時(shí)速度的大。
(2)若僅撤去電場(chǎng),帶電粒子仍從O點(diǎn)射入,且速度為原來的2倍,求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如下圖所示,初速度為零的負(fù)離子經(jīng)電勢(shì)差為U的勻強(qiáng)電場(chǎng)加速后,從離子槍T
中水平射出,經(jīng)過一段路程后進(jìn)入水平放置的距離為d的兩平行金屬板MN和PQ之間,
離子所經(jīng)空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng).不考慮離子重力作用,離子的荷質(zhì)比在什么范圍內(nèi),離子才能打在金屬板PQ上?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(12分)如圖a所示,與水平方向成37°角的直線MN下方有與MN垂直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),現(xiàn)將一重力不計(jì)、比荷的正電荷置于電場(chǎng)中的O點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過后,電荷以v0=1.5×l04m/s的速度通過MN進(jìn)入其上方的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)與紙面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B按圖b所示規(guī)律周期性變化(圖b中磁場(chǎng)以垂直紙面向外為正,以電荷第一次通過MN時(shí)為t=0時(shí)刻)。求:

(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(2)圖b中時(shí)刻電荷與第一次通過MN的位置相距多遠(yuǎn);  (3)如果電荷第一次通過MN的位置到N點(diǎn)的距離d=68cm,在N點(diǎn)上方且垂直MN放置足夠大的擋板.求電荷從O點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動(dòng)到擋板所需的時(shí)間。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,兩塊平行金屬極板心MN水平放置,板長L="1" m,間距,兩金屬板間電壓;在平行金屬板右側(cè)依次存在ABC和FGH兩個(gè)全等的正三角形區(qū)域,正三角形ABC內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Bl,三角形的上頂點(diǎn)A與上金屬板M平齊,BC邊與金屬板平行,AB邊的中點(diǎn)P恰好在下金屬板N的右端點(diǎn);正三角形FGH內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2,已知A、F、G處于同一直線上,B、C、H也處于同一直線上,AF兩點(diǎn)距離為,F(xiàn)從平行金屬極板MN左端沿中軸線方向入射一個(gè)重力不計(jì)的帶電粒子,粒子質(zhì)量,帶電量,初速度。

(1)求帶電粒子從電場(chǎng)中射出時(shí)的速度v的大小和方向
(2)若帶電粒子進(jìn)入中間三角形區(qū)域后垂直打在AC邊上,求該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bl
(3)若要便帶電粒子由FH邊界進(jìn)入FGH區(qū)域并能再次回到FH界面,求B2應(yīng)滿足的條件 。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(16分)如圖所示,在坐標(biāo)系xoy的第一、第三象限內(nèi)存在相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于xoy面向里;第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子自y軸的P點(diǎn)沿x軸正方向射入第四象限,經(jīng)x軸上的Q點(diǎn)進(jìn)入第一象限,隨即撤去電場(chǎng),以后僅保留磁場(chǎng)。已知OP=d,OQ=2d,不計(jì)粒子重力。

(1)求粒子過Q點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向。
(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為一定值B0,粒子將以垂直y軸的方向進(jìn)入第二象限,求B0;
(3)若磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為另一確定值,經(jīng)過一段時(shí)間后粒子將再次經(jīng)過Q點(diǎn),且速度與第一次過Q點(diǎn)時(shí)相同,求該粒子相鄰兩次經(jīng)過Q點(diǎn)所用的時(shí)間。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖為電磁流量計(jì)的示意圖,直徑為d的非磁性材料制成的圓形導(dǎo)管內(nèi)有導(dǎo)電液體流動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)電液體流動(dòng)方向而穿過一段圓形管道。若測(cè)得管壁內(nèi)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U,則管中導(dǎo)電液體的流量Q=     

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(14分)如圖所示,在直角坐標(biāo)系內(nèi),有一質(zhì)量為,電荷量為的粒子A從原點(diǎn)O沿y 軸正方向以初速度射出,粒子重力忽略不計(jì),現(xiàn)要求該粒子能通過點(diǎn)P(a, -b),可通過在粒子運(yùn)動(dòng)的空間范圍內(nèi)加適當(dāng)?shù)摹皥?chǎng)”實(shí)現(xiàn)。

(1) 若只在整個(gè)I、II象限內(nèi)加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),使粒子A在磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng),并能到達(dá)P點(diǎn),求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;
(2) 若只在x軸上某點(diǎn)固定一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷Q, 使粒子A在Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng),并能到達(dá)P點(diǎn),求點(diǎn)電荷Q的電量大;
(3) 若在整個(gè)I、II象限內(nèi)加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),并在第IV象限內(nèi)加平行于x軸,沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),也能使粒子A運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn)。如果此過程中粒子A在電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖,直線MN 上方有平行于紙面且與MN成45°的有界勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知;MN下方為方向垂直于紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.今從MN 上的O點(diǎn)向磁場(chǎng)中射入一個(gè)速度大小為v、方向與MN成45°角的帶正電粒子,該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半徑為R .該粒子從O點(diǎn)出發(fā)記為第一次經(jīng)過直線MN ,第五次經(jīng)過直線MN時(shí)恰好又通過O點(diǎn).不計(jì)粒子的重力.

(1)畫出粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的草圖;
(2)求出電場(chǎng)強(qiáng)度E的大;
(3)求該粒子再次從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后,運(yùn)動(dòng)軌道的半徑r;
(4)求該粒子從O點(diǎn)出發(fā)到再次回到O點(diǎn)所需的時(shí)間t ;

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