Question

（20分）某學(xué)習(xí)小組為了研究影響帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的因素，制作了一個(gè)自動(dòng)控制裝置，如圖所示，滑片P可在R2上滑動(dòng)，在以O(shè)為圓心，半徑為R=10cm的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個(gè)方向垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.10T。豎直平行放置的兩金屬板A、K相距為d，連接在電路中，電源電動(dòng)勢E=91V，內(nèi)阻r=1.0Ω，定值電阻R1=10Ω，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值為80Ω，S1、S2為A、K板上的兩個(gè)小孔，且S1、S2跟O在豎直極板的同一直線上，OS2=2R，另有一水平放置的足夠長的熒光屏D，O點(diǎn)跟熒光屏D點(diǎn)之間的距離為H。比荷為2.0×105C/kg的離子流由S1進(jìn)入電場后，通過S2向磁場中心射去，通過磁場后落到熒光屏D上。離子進(jìn)入電場的初速度、重力、離子之間的作用力均可忽略不計(jì)。問：

（1）判斷離子的電性，并分段描述離子自S1到熒光屏D的運(yùn)動(dòng)情況？

（2）如果離子恰好垂直打在熒光屏上的N點(diǎn)，電壓表的示數(shù)多大？

（3）電壓表的最小示數(shù)是多少？要使離子打在熒光屏N點(diǎn)的右側(cè)，可以采取哪些方法？

 

Answer 1

（1）見解析；（2）30V；（3）10V

【解析】

試題分析：（1）離子帶正電；離子在兩金屬板間做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；離開電場進(jìn)入磁場前做勻速直線運(yùn)動(dòng)；

在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；離開磁場后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到打在熒光屏上。

（2）離子在磁場中偏轉(zhuǎn)90°，∴軌跡半徑r=R=10cm

由；； 解得U=30V

（3）電壓表最小電壓； 解得Umin=10V。

要使離子打在熒光屏上N點(diǎn)的右側(cè)，離子在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡半徑變大，由，可以提高離子速度或減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

方法一，向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，增大平行板間電壓

方法二，提高電源電動(dòng)勢，增大平行板間電壓

方法三，減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

考點(diǎn)：帶電粒子在電場的運(yùn)動(dòng)及在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)；