如圖甲所示,在兩平行金屬板的中線OO′某處放置一個(gè)粒子源,粒子沿OO1方向連續(xù)不斷地放出速度的帶正電的粒子。在直線MN的右側(cè)分布有范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01T,方向垂直紙面向里,MN與中線OO′垂直。兩平行金屬板間的電壓U隨時(shí)間變化的U—t圖線如圖乙所示。已知帶電粒子的荷質(zhì)比,粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計(jì),若時(shí)刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場(chǎng)(設(shè)在每個(gè)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi),可以把板間的電場(chǎng)看作是恒定的)。求:
(1)時(shí)刻粒子源放出的粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小和方向。
(2)從粒子源放出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間。
(1)θ=45°(2)
【解析】
試題分析:(1)設(shè)板間距為d,t=0.1s時(shí)刻釋放的粒子在板間做類平拋運(yùn)動(dòng)
在沿電場(chǎng)方向上 ①
粒子離開電場(chǎng)時(shí),沿電場(chǎng)方向的分速度②
粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度 ③
粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角為θ ④
由①②③④得
θ=45°
說明:用和聯(lián)立求出正確結(jié)果,參照上述評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)給分。
(2)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期
不同時(shí)刻釋放的粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角θ不同,進(jìn)入磁場(chǎng)后在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不同,θ大的在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角大,運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。
t=0時(shí)刻釋放的粒子,在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角為0,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短:
t=0.1s時(shí)刻釋放的粒子,在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角最大為45°,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng):
考點(diǎn):考查了帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵是畫出粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后的各種可能的運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式后得出半徑,然后求出磁偏轉(zhuǎn)的距離表達(dá)式,并得出回旋角度的范圍,從而得到磁偏轉(zhuǎn)的范圍.
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科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源: 題型:
如圖甲所示,在兩平行金屬板的中線OO′某處放置一個(gè)粒子源,粒子源沿OO′方向連續(xù)不斷地放出速度v0=1.0×105m/s的帶正電的粒子。在直線MN的右側(cè)分布范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.01πT,方向垂直紙面向里,MN與中線OO′垂直。兩平行金屬板的電壓U隨時(shí)間變化的U-t圖線如圖乙所示。已知帶電粒子的荷質(zhì)比,粒子的重力和粒子之間的作用力均可忽略不計(jì),若t=0.1s時(shí)刻粒子源放出的粒子恰能從平行金屬板邊緣離開電場(chǎng)(設(shè)在每個(gè)粒子通過電場(chǎng)區(qū)域的時(shí)間內(nèi),可以把板間的電場(chǎng)看作是恒定的)。求:
(1)在t=0.1s時(shí)刻粒子源放出的粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度大小和方向。
(2)從粒子源放出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間和最長(zhǎng)時(shí)間。
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