11.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的勻強磁場.一個電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負電粒子以速度V0從MN板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間,結(jié)果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進磁場,然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進電場.不計粒子重力.試求:
(1)兩金屬板間所加電壓U的大。
(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大。
(3)粒子再次從電場中飛出的位置,速度的大小和方向.

分析 (1)帶電粒子在平行金屬板間做的是類平拋運動,對物體受力分析,根據(jù)平拋運動的規(guī)律可以求得電壓的大;
(2)帶電粒子以速度v飛出電場后射入勻強磁場做勻速圓周運動,根據(jù)粒子的運動畫出運動的軌跡,由幾何關(guān)系可以求得磁感強度的大小;
(3)根據(jù)粒子的運動的情況畫出粒子的運動的軌跡,然后答題.

解答 解:(1)粒子在電場中做類平拋運動,
水平方向:L=v0t,
豎直方向:d=$\frac{1}{2}$at2,
由牛頓第二定律得:a=$\frac{qE}{m}$,
場強:E=$\frac{U}ilowfdh$,
解得:U=$\frac{2m{v}_{0}^{2}ueomvvb^{2}}{q{L}^{2}}$;
(2)進入磁場時的豎直分速度:vy=at,
速度偏角正切值:tanθ=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}$,
速度:v=$\frac{{v}_{0}}{cosθ}$,
由幾何知識知,粒子軌道半徑:R=$\frac{L}{2sinθ}$,
粒子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,
由牛頓第二定律得:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$,
解得:B=$\frac{4m{v}_{0}d}{q{L}^{2}}$;
(3)粒子的運動的軌跡如圖所示.
根據(jù)對稱性可知,粒子再次經(jīng)過電場時是第一次經(jīng)過電場的逆過程,
所以粒子飛出的位置是MN板左邊緣,速度大小為V0,方向:平行于MN向左;
答:(1)兩金屬板間所加電壓U的大小為$\frac{2m{v}_{0}^{2}dkqrxcj^{2}}{q{L}^{2}}$;
(2)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小為$\frac{4m{v}_{0}d}{q{L}^{2}}$;
(3)粒子飛出的位置是MN板左邊緣,速度大小為V0,方向:平行于MN向左.

點評 本題考查帶電粒子在勻強磁場中的運動,要掌握住半徑公式、周期公式,畫出粒子的運動軌跡后,幾何關(guān)系就比較明顯了.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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1.關(guān)于電場線的以下說法中,正確的是( 。
A.電場線是閉合曲線
B.沿電場線的方向,電場強度越來越小
C.電場線越密的地方同一試探電荷所受的電場力就越大
D.順著電場線移動電荷,電荷受電場力大小一定不變

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2.質(zhì)點做直線運動的位移x與時間t的關(guān)系為x=2t+t2,則該質(zhì)點( 。
A.t=2s時的速度大小是6m/sB.第2s內(nèi)的位移是8m
C.任意相鄰的1s內(nèi)的位移差都是1mD.任意1s內(nèi)的速度增量都是1m/s

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19.質(zhì)點甲、乙做直線運動的位移-時間圖象如圖所示,則( 。 
A.在運動過程中,質(zhì)點甲比質(zhì)點乙運動得快
B.0~t1時間內(nèi),兩質(zhì)點的位移相同
C.t=t1時刻,兩質(zhì)點的速度相同
D.質(zhì)點甲的加速度大于質(zhì)點乙的加速度

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6.下列說法正確的是(  )
A.電路中只要有電源,就一定會有電流
B.電流做功的過程,實際上是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程
C.從R=$\frac{U}{I}$可知,導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比
D.電動勢越大的電源,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

16.拿一個長約1.5m的玻璃筒,一端封閉,另一端有開關(guān),在筒內(nèi)放有質(zhì)量不同的一片小羽毛和一塊小銅片.先把玻璃筒內(nèi)抽成真空并豎直放置,再把玻璃筒倒立過來,小羽毛、小銅片同時從玻璃筒頂端由靜止開始下落,那么(  )
A.質(zhì)量大的先到達筒底端B.小銅片先到達筒底端
C.小羽毛先到達筒底端D.小羽毛和小銅片同時到達筒底端

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3.冰壺比賽是冬奧會的重要項目.比賽中冰壺在水平冰面上的運動可視為勻減速直線運動直至靜止,已知一冰壺被運動員推出的初速度大小為3m/s,其加速度大小為0.2m/s2,求:冰壺從運動到靜止的過程中
(1)平均速度的大;
(2)10s末的速度大;
(3)20s內(nèi)的位移大。

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20.如圖所示,一條形磁鐵放在水平桌面上,在它的右上方固定一直導(dǎo)線,導(dǎo)線與磁鐵垂直,若給導(dǎo)線通以垂直于紙面向外的電流后,則與未通電相比( 。
A.磁鐵對桌面壓力增大B.磁鐵對桌面壓力減小
C.磁鐵有向右運動的趨勢D.桌面對磁鐵無摩擦力

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