如圖甲所示,圖的右側(cè)MN為一豎直放置的熒光屏,O為它的中點(diǎn),OO’與熒光屏垂直,且長(zhǎng)度為l。在MN的左側(cè)空間內(nèi)存在著方向水平向里的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E。乙圖是從甲圖的左邊去看熒光屏得到的平面圖,在熒光屏上以O為原點(diǎn)建立如圖的直角坐標(biāo)系。一細(xì)束質(zhì)量為m、電荷為q的帶電粒子以相同的初速度v0O’點(diǎn)沿O’O方向射入電場(chǎng)區(qū)域。粒子的重力和粒子間的相互作用都可忽略不計(jì)。


(1)若再在MN左側(cè)空間加一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng),使得熒光屏上的亮點(diǎn)恰好位于原點(diǎn)O處,求這個(gè)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度的大小和方向。

(2)如果磁感強(qiáng)度的大小保持不變,但把方向變?yōu)榕c電場(chǎng)方向相同,則熒光屏上的亮點(diǎn)位于圖中A點(diǎn)處,已知A點(diǎn)的縱坐標(biāo) ,求它的橫坐標(biāo)的數(shù)值。


(20分)(1)亮點(diǎn)恰好位于原點(diǎn)O處,表明帶電粒子所受的電場(chǎng)力與洛侖茲力大小相等,設(shè)所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則 qE=qv0B ………………(2分)

解得 B=E / v0 …………(1分)
由電場(chǎng)力以及左手定則判定磁場(chǎng)方向豎直向上!2分)
(2)以OO’方向?yàn)?I>z軸正方向,與x、y組成空間直角坐標(biāo)系。磁場(chǎng)改變方向后,粒子在yOz平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡如圖2所示。設(shè)圓半徑為R,根據(jù)幾何關(guān)系有
R2-l2=(R-y2……………………(4分)
由于,可解出,可知θ=60°…………(4分)
粒子沿x方向的分運(yùn)動(dòng)是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),時(shí)間
………………(3分)
…………(4分)
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

示波器是一種多功能教學(xué)儀器,可以在熒光屏上顯示出被檢測(cè)的電壓波形.它的工作原理等效成下列情況:如圖甲所示,真空室中電極K發(fā)出電子(初速不計(jì)),經(jīng)過(guò)電壓為U1的加速電場(chǎng)后,由小孔S沿水平金屬板A.B間的中心線射入板中.板長(zhǎng)L,相距為d,在兩板間加上如圖乙所示的正弦交變電壓,前半個(gè)周期內(nèi)B板的電勢(shì)高于A板的電勢(shì),電場(chǎng)全部集中在兩板之間,且分布均勻.在每個(gè)電子通過(guò)極板的極短時(shí)間內(nèi),電場(chǎng)視作恒定的.在兩極板右側(cè)且與極板右側(cè)相距D處有一個(gè)與兩板中心線垂直的熒光屏,中心線正好與屏上坐標(biāo)原點(diǎn)相交.當(dāng)?shù)谝粋(gè)電子到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O時(shí),使屏以速度v沿-x方向運(yùn)動(dòng),每經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后,在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)它又跳回初始位置(可忽略不計(jì)),然后重新做同樣的勻速運(yùn)動(dòng).已知電子的質(zhì)量為m,電荷量e,不計(jì)電子的重力,求:
(1)電子進(jìn)入AB板時(shí)的初速度.
(2)要使所有的電子都能打在熒光屏上,圖乙中電壓的最大值U0需滿足什么條件?
(3)要使熒光屏上始終顯示一個(gè)完整的波形,熒光屏必須每隔多長(zhǎng)時(shí)間回到初始位置?計(jì)算這個(gè)波形的峰值和長(zhǎng)度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖甲所示,兩平行金屬板的板長(zhǎng)l=0.20m,板間距d=6.0×10-2m,在金屬板右側(cè)有一范圍足夠大的方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其邊界為MN,與金屬板垂直.金屬板的下極板接地,上極板的電壓u隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0×10-2T.現(xiàn)有帶正電的粒子以v0=5.0×105m/s的速度沿兩板間的中線OO′連續(xù)進(jìn)入電場(chǎng),經(jīng)電場(chǎng)后射入磁場(chǎng).已知帶電粒子的比荷
q
m
=108C/kg,粒子的重力忽略不計(jì),假設(shè)在粒子通過(guò)電場(chǎng)區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)極板間的電壓可以看作不變,不計(jì)粒子間的作用(計(jì)算中取
4
15
=tan15°
).
精英家教網(wǎng)
(1)求t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子,經(jīng)邊界MN射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)時(shí)兩點(diǎn)間的距離;
(2)求t=0.30s時(shí)刻進(jìn)入的粒子,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(3)試證明:在以上裝置不變時(shí),以v0射入電場(chǎng)比荷相同的帶電粒子,經(jīng)邊界MN射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)時(shí)兩點(diǎn)間的距離都相等.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖甲所示,豎直放置的金屬板A、B中間開(kāi)有小孔,小孔的連線沿水平放置的金屬板C、D的中軸線,粒子源P可以連續(xù)地產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(初速不計(jì)),粒子在A、B間被加速后,再進(jìn)入金屬板C、D間偏轉(zhuǎn)并均能從此電場(chǎng)中射出.已知金屬板A、B間的電壓UAB=U0,金屬板C、D長(zhǎng)度為L(zhǎng),間距d=
3
L
3
.兩板之間的電壓UCD隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示.在金屬板C、D右側(cè)有一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在圖示的半環(huán)形帶中,該環(huán)形帶的內(nèi)、外圓心與金屬板C、D的中心O點(diǎn)重合,內(nèi)圓半徑Rl=
3
L
3
.磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=
24mU0
qL2
.已知粒子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間遠(yuǎn)小于電場(chǎng)變化的周期(電場(chǎng)變化的周期T未知),粒子重力不計(jì).
(1)求粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí),在垂直于板面方向偏移的最大距離;
(2)若所有粒子均不能從環(huán)形磁場(chǎng)的右側(cè)穿出,求環(huán)形帶磁場(chǎng)的最小寬度.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解