一帶正電粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,空間中一平行板電容器兩極板S1、S2間的電勢(shì)差為U.將此粒子在靠近極板S1處無(wú)初速度釋放,經(jīng)電場(chǎng)加速后,經(jīng)O點(diǎn)進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,整裝置處于真空中,不計(jì)粒子重力作用.
(1)求粒子到達(dá)O點(diǎn)的速度大小;
(2)若粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)后恰好不能從右側(cè)離開(kāi)該有界磁場(chǎng),求該有界磁場(chǎng)的寬度d;
(3)圖中虛線OX垂直平板電極S2,若改變右側(cè)磁場(chǎng)寬度,當(dāng)粒子從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),其速度方向與OX方位的夾角θ=60°,求此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.
分析:(1)對(duì)直線加速過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理列式,即可求得速度;
(2)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程,根據(jù)洛倫茲力提供向心力并運(yùn)用牛頓第二定律列式,然后聯(lián)立方程組求解即可;
(3)根據(jù)回旋的角度,得到對(duì)應(yīng)圓心角,然后結(jié)合周期公式列式求解
解答:解:(1)設(shè)粒子達(dá)到O點(diǎn)時(shí)速度為v,對(duì)加速過(guò)程,有:qU=
1
2
mv2
    
得:v=
2qU
m
   ①
(2)粒子在磁場(chǎng)中,洛倫茲力提供向心力,有:qvB=m
v2
R
          ②
若粒子經(jīng)O的后恰好不能從右側(cè)離開(kāi),即:R=d    ③
由①②③得:d=
2Um
qB2
            ④
(3)若改變磁場(chǎng)的寬度后粒子能從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng),此時(shí)速度與水平方向之間的夾角為θ,與圓心角α相等,即:
α=θ=60°                        ⑤
由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)的:T=
2πR
v
       ⑥
聯(lián)立以上各式解得:t=
α
360°
T=
πm
3qB

答:(1)粒子到達(dá)O點(diǎn)的速度大小v=
2qU
m
;
(2)若粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)后恰好不能從右側(cè)離開(kāi)該有界磁場(chǎng),該有界磁場(chǎng)的寬度d=
2Um
qB2
;
(3)此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間
πm
3qB
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵是分析清楚粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,然后對(duì)直線加速過(guò)程和圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程分別運(yùn)用動(dòng)能定理和牛頓第二定律列式求解.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,M、N、P為很長(zhǎng)的平行邊界面,M、N與M、P間距分別為l1、l2,其間分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1和B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),Ⅰ和Ⅱ磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,B1≠B2,有一帶正電粒子的電量為q,質(zhì)量為m,以某一初速度垂直邊界N及磁場(chǎng)方向射入MN間的磁場(chǎng)區(qū)域.不計(jì)粒子的重力.求:
(1)要使粒子能穿過(guò)Ⅰ磁場(chǎng)進(jìn)入Ⅱ磁場(chǎng),粒子的初速度v0至少應(yīng)為多少?
(2)若粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的初速度v1=
2qB1l1m
,則粒子第一次穿過(guò)Ⅰ磁場(chǎng)的時(shí)間t1是多少?
(3)粒子初速度v為多少時(shí),才可恰好穿過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域.

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科目:高中物理 來(lái)源:2011-2012學(xué)年度河南省焦作市高二物理上學(xué)期模塊水平測(cè)試物理卷 題型:計(jì)算題

一帶正電粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,空間中一平行板電容器兩極板S1、S2間的電勢(shì)差為U。將此粒子在靠近極板S1的A處無(wú)初速度釋放,經(jīng)電場(chǎng)加速后,經(jīng)O點(diǎn)進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,整個(gè)裝置處于真空中,不計(jì)粒子重力作用。
【小題1】求粒子到達(dá)O點(diǎn)的速度大。
【小題2】若粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)后恰好不能從右側(cè)離開(kāi)該有界磁場(chǎng),求該有界磁場(chǎng)的寬度d;
【小題3】圖中虛線OX垂直平板電極S2,若改變右側(cè)磁場(chǎng)寬度,當(dāng)粒子從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),其速度方向與OX方向的夾角,求此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。

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科目:高中物理 來(lái)源:2013屆度河南省焦作市高二物理上學(xué)期模塊水平測(cè)試物理卷 題型:計(jì)算題

一帶正電粒子的質(zhì)量為m、電荷量為q,空間中一平行板電容器兩極板S1、S2間的電勢(shì)差為U。將此粒子在靠近極板S1的A處無(wú)初速度釋放,經(jīng)電場(chǎng)加速后,經(jīng)O點(diǎn)進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖所示,整個(gè)裝置處于真空中,不計(jì)粒子重力作用。

1.求粒子到達(dá)O點(diǎn)的速度大。

2.若粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)后恰好不能從右側(cè)離開(kāi)該有界磁場(chǎng),求該有界磁場(chǎng)的寬度d;

3.圖中虛線OX垂直平板電極S2,若改變右側(cè)磁場(chǎng)寬度,當(dāng)粒子從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),其速度方向與OX方向的夾角,求此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。

 

 

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1.求粒子到達(dá)O點(diǎn)的速度大小;

2.若粒子經(jīng)過(guò)O點(diǎn)后恰好不能從右側(cè)離開(kāi)該有界磁場(chǎng),求該有界磁場(chǎng)的寬度d;

3.圖中虛線OX垂直平板電極S2,若改變右側(cè)磁場(chǎng)寬度,當(dāng)粒子從P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),其速度方向與OX方向的夾角,求此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。

 

 

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