如圖甲所示,真空中兩水平放置的平行金屬板C、D,上面分別開有正對(duì)的小孔O1和O2,金屬板C、D接在正弦交流電源上,C、D兩板間的電壓隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示。t=0時(shí)刻開始,從D板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質(zhì)量為=3.2×10-25kg、電荷量q=1.6×10-19C的帶正電的粒子(設(shè)飄入速度很小,可視為零)。在C板外側(cè)有以MN為上邊界、CM為左邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN與C金屬板相距d=10cm,O2C的長(zhǎng)度L=10cm,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的大小為B=0.1T,方向如圖甲所示,粒子的重力及粒子間相互作用力不計(jì),平行金屬板C、D之間的距離足夠小,粒子在兩板間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間可忽略不計(jì)。求:
(1)帶電粒子經(jīng)小孔 O2進(jìn)入磁場(chǎng)后,能飛出磁場(chǎng)邊界MN的最小速度為多大;
(2)從0s到0.04s末時(shí)間內(nèi)哪些時(shí)間段飄入小孔O1的粒子能穿過電場(chǎng)并飛出磁場(chǎng)邊界MN;
(3)磁場(chǎng)邊界MN有粒子射出的長(zhǎng)度范圍(計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(shù)字);
(4)在圖中用陰影標(biāo)出粒子可能經(jīng)過的磁場(chǎng)區(qū)域。
(1)最小速度=5×103m/s。
(2)粒子在Os到O.04s內(nèi)飛出磁場(chǎng)邊界的時(shí)間為:s~s
(3)磁場(chǎng)邊界MN有粒子射出的長(zhǎng)度范圍為:O.06m
(4)正確的畫出粒子經(jīng)過的磁場(chǎng)區(qū)域,如圖所示。
(1)設(shè)粒子飛出磁場(chǎng)邊界MN的最小速度為,粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)洛倫茲力提供向心力知,粒子恰好飛出磁場(chǎng),則有:,所以最小速度=5×103m/s。
(2)由于C、D兩板間距離足夠小,帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間可忽略不計(jì),故在粒子通過電場(chǎng)過程中,兩極板間電壓可視為不變,設(shè)恰能飛出磁場(chǎng)邊界MN的粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)CD板對(duì)應(yīng)的電壓為,則根據(jù)動(dòng)能定理知:,得:=25V
根據(jù)圖象可知:,-25V電壓對(duì)應(yīng)的時(shí)間分別為:s和s.
所以粒子在Os到O.04s內(nèi)飛出磁場(chǎng)邊界的時(shí)間為:s~s
(3)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最大速度為,對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)半徑為,則有:,
,解得=O.14m
粒子飛出磁場(chǎng)邊界時(shí)相對(duì)小孔向左偏移的最小距離為:
=0.04m
磁場(chǎng)邊界MN有粒子射出的長(zhǎng)度范圍為:=O.06m
(4)正確的畫出粒子經(jīng)過的磁場(chǎng)區(qū)域,如圖所示。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解
V | S |
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
(1)求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值。
(3)若在t=時(shí),該粒子從MN板右側(cè)沿板的中心線,仍以速度v0射入M、N之間,求粒子從磁場(chǎng)中射出的點(diǎn)到a點(diǎn)的距離。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
如圖甲所示,在真空中,半徑為R=5L0的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。在磁場(chǎng)右側(cè)有一對(duì)平行金屬板M和N,兩板間距離為d=6L0,板長(zhǎng)為L=12L0,板的中心線O1O2與磁場(chǎng)的圓心O在同一直線上。有一電荷量為-q、質(zhì)量為m的帶電粒子,以速度v0從圓周上的a點(diǎn)沿垂直于半徑OO1并指向圓心的方向進(jìn)入磁場(chǎng)平面,當(dāng)從圓周上的O1點(diǎn)水平飛出磁場(chǎng)時(shí),給M、N板加上如圖乙所示電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出(不計(jì)粒子重力)。
(1)求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值;
(3)若在時(shí)刻,該粒子從M、N板右側(cè)沿板的中心線仍以速率v0向左射入M、N之間,求粒子從磁場(chǎng)中射出的點(diǎn)到a點(diǎn)的距離。
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