如圖所示,左側(cè)為二塊長為L=10cm,間距d=cm的平行金屬板,加上U=×104V的電壓,上板電勢高;現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個重力不計的帶電微粒,微粒質(zhì)量m=10-10kg,帶電量q=+10-4C,初速度v=105m/s;中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1,三角形的上頂點A與上金屬板平齊,AB邊的中點P1恰好在下金屬板的右端點;三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里,范圍足夠大的勻強磁場B2,且B2=4B1;求
(1)帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向;
(2)帶電微粒進入中間三角形區(qū)域后,要垂直打在AC邊上,則該區(qū)域的磁感應強度B1是多少?
(3)確定微粒最后出磁場區(qū)域的位置.

【答案】分析:(1)粒子進入偏轉(zhuǎn)電場后,做類平拋運動,運用運動的合成與分解,借助動力學知識求出帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向;
(2)粒子進入磁場后,做勻速圓周運動,結(jié)合條件,畫出軌跡,由幾何知識求半徑,再求B;
(3)粒子在兩種磁場中均做勻速圓周運動,根據(jù)條件確定半徑間關(guān)系,從而求出微粒最后出磁場區(qū)域的位置.
解答:解:(1)微粒在電場中做類平拋運動時間t,加速度a,設射出電場時豎直方向的速度為vy
電場力方向做勻加速運動:     (1)
初速度方向勻速直線運動:L=vt     (2)
則有:vy=at  (3)
       (4)       (5)
由上式可得:  
所以則有:  (6)
與水平方向夾角θ,,即垂直與AB出射. (7)
(2)帶電粒子出電場時豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移y     
則有:
代入得:,即粒子由P1點垂直AB射入磁場  (8)
帶電粒子在磁場中運動軌跡如圖所示.
設勻速圓周運動P1Q1段半徑R1,根據(jù)幾何關(guān)系有
 (9)
  (10)得 
(11)
(3)帶電粒子在B2磁場中以O2為圓心做勻速圓周運動,即Q1Q2段,其半徑R2=
再次進入B1區(qū)域時做以O3為圓心,半徑仍為R1的勻速圓周運動,即Q2P2段,最后從P2點出磁場區(qū)域,
如圖所示   (12)
在△P2CO3中,有CO3=0.5R1 則有    
答:(1)帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向是垂直與AB出射;
(2)帶電微粒進入中間三角形區(qū)域后,要垂直打在AC邊上,則該區(qū)域的磁感應強度B1;
(3)確定微粒最后出磁場區(qū)域的位置是7.67cm.
點評:本題是帶電粒子在組合場中運動的問題,關(guān)鍵是分析粒子的受力情況和運動情況,用力學的方法處理.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,左側(cè)為二塊長為L=10cm,間距d=
10
3
3
cm的平行金屬板,加上U=
1
3
×104V的電壓,上板電勢高;現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個重力不計的帶電微粒,微粒質(zhì)量m=10-10kg,帶電量q=+10-4C,初速度v0=105m/s;中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1,三角形的上頂點A與上金屬板平齊,AB邊的中點P1恰好在下金屬板的右端點;三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里,范圍足夠大的勻強磁場B2,且B2=4B1;求
(1)帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向;
(2)帶電微粒進入中間三角形區(qū)域后,要垂直打在AC邊上,則該區(qū)域的磁感應強度B1是多少?
(3)確定微粒最后出磁場區(qū)域的位置.

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科目:高中物理 來源:浙江省模擬題 題型:計算題

如圖所示,左側(cè)為二塊長為L=10 cm,間距cm的平行金屬板,加上的電壓,上金屬板電勢高;現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個重力不計的帶電微粒,微粒質(zhì)量m=10-10 kg,帶電量q=+10-4 C,初速度v0=105m/s;中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1,三角形的上頂點A與上金屬板平齊,AB邊的中點P1恰好在下金屬板的右端點;三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里,范圍足夠大的勻強磁場B2,且B2=4B1;求
(1)帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向;
(2)帶電微粒進入中間三角形區(qū)域后,要垂直打在AC邊上,則該區(qū)域的磁感應強度B1是多少?
(3)確定微粒最后出磁場區(qū)域的位置。

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科目:高中物理 來源:2010-2011學年江西省宜春市奉新一中高三(上)第一次月考物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖所示,左側(cè)為二塊長為L=10cm,間距d=cm的平行金屬板,加上U=×104V的電壓,上板電勢高;現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個重力不計的帶電微粒,微粒質(zhì)量m=10-10kg,帶電量q=+10-4C,初速度v=105m/s;中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1,三角形的上頂點A與上金屬板平齊,AB邊的中點P1恰好在下金屬板的右端點;三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里,范圍足夠大的勻強磁場B2,且B2=4B1;求
(1)帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向;
(2)帶電微粒進入中間三角形區(qū)域后,要垂直打在AC邊上,則該區(qū)域的磁感應強度B1是多少?
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科目:高中物理 來源:2013年高考物理復習卷C(十七)(解析版) 題型:解答題

如圖所示,左側(cè)為二塊長為L=10cm,間距d=cm的平行金屬板,加上U=×104V的電壓,上板電勢高;現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個重力不計的帶電微粒,微粒質(zhì)量m=10-10kg,帶電量q=+10-4C,初速度v=105m/s;中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場B1,三角形的上頂點A與上金屬板平齊,AB邊的中點P1恰好在下金屬板的右端點;三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里,范圍足夠大的勻強磁場B2,且B2=4B1;求
(1)帶電微粒從電場中射出時的速度大小和方向;
(2)帶電微粒進入中間三角形區(qū)域后,要垂直打在AC邊上,則該區(qū)域的磁感應強度B1是多少?
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