如圖所示,在x軸下方的區(qū)域內(nèi)存在+y方向的勻強電場,電場強度為E。在x軸上方以原點O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁場的方向垂直于xoy平面向外,磁感應(yīng)強度為B。-y軸上的A點與O點的距離為d,一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點由靜止釋放,經(jīng)電場加速后從O點射入磁場,不計粒子的重力。
(1)求粒子在磁場中運動的軌道半徑r;
(2)要使粒子進人磁場之后不再經(jīng)過x軸,求電場強度的取值范圍;
(3)改變電場強度,使得粒子經(jīng)過x軸時與x軸成θ=300的夾角,求此時粒子在磁場中的運動時間t及經(jīng)過x軸的位置坐標(biāo)值x0。
解析試題分析:(1)粒子在電場中加速,由動能定理得:qEd=mv2…①
粒子進入磁場后做圓周運動,有:…②
解得粒子在磁場中運動的半徑:…③
(2)設(shè)場強為E0時,粒子離開磁場后恰好不再經(jīng)過x軸,則離開場時的速度方向與x軸平行,運動情況如圖(甲),易得:
R=r…④
由③、④式解得:…⑤
因此,場強的范圍:E≥…⑥
(3)粒子運動情況如圖(乙),由幾何關(guān)系可得:α=120°…⑦
粒子在磁場中的運動周期為:…⑧
粒子在磁場中的運動周期為:…⑨
聯(lián)立②⑥⑦⑧可得: ⑩
由圖可得粒子經(jīng)過x軸時的位置橫坐標(biāo)值為:x0=2Rcos30°=R
考點:帶電粒子在電場中的加速及在磁場中的偏轉(zhuǎn)。
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
把q1=-2.0×10-9C的檢驗電荷放入點電荷Q產(chǎn)生的電場中的P點,測得q1所受電場力大小為1.0×10-6N。若移走q1,而在P點放置一個q2=+1.2×10-8C的點電荷,則q2所受電場力大小為_________N,此時Q在P點產(chǎn)生的電場的場強大小為__________N/C
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
如圖所示,A、B兩點相距0.1m,AB連線與電場線的夾角θ=60°,勻強電場的場強E=100V/m,則A、B間電勢差UAB=__________V。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗電路,、為兩正對的圓形金屬板,兩板間距為,板的半徑為,且。當(dāng)板正中受一頻率為的細束紫外線照射時,照射部位發(fā)射沿不同方向運動的光電子,形成光電流,從而引起電流表的指針偏轉(zhuǎn)。已知普朗克常量h、電子電荷量e、電子質(zhì)量m。
(1)若閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑片P逐漸增大極板間電壓,可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小。當(dāng)電壓表示數(shù)為時,電流恰好為零。求:
①金屬板N的極限頻率;
②將圖示電源的正負極互換,同時逐漸增大極板間電壓,發(fā)現(xiàn)光電流逐漸增大,當(dāng)電壓達到之后,電流便趨于飽和。求此電壓。
(2)開關(guān)S斷開,在MN間加垂直于紙面的勻強磁場,逐漸增大磁感應(yīng)強度,也能使電流為零,求磁感應(yīng)強度B至少為多大時,電流為零。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,MN為絕緣板,CD為板上兩個小孔, AO為CD的中垂線,在MN的下方有勻強磁場,方向垂直紙面向外(圖中未畫出),質(zhì)量為電荷量為的粒子(不計重力)以某一速度從A點平行于MN的方向進入靜電分析器,靜電分析器內(nèi)有均勻輻向分布的電場(電場方向指向O點),已知圖中虛線圓弧的半徑為R,其所在處場強大小為E,若離子恰好沿圖中虛線做圓周運動后從小孔C垂直于MN進入下方磁場。
(1)求粒子運動的速度大。
(2)粒子在MN下方的磁場中運動,于 MN板O點發(fā)生一次碰撞,碰后以原速率反彈,且碰撞時無電荷的轉(zhuǎn)移,之后恰好從小孔D進入MN上方第二象限內(nèi)的勻強磁場,從A點射出磁場,求MN上下兩區(qū)域磁場的磁感應(yīng)強度大小之比為多少?
(3)粒子從A點出發(fā)后,第一次回到A點所經(jīng)過的總時間為多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在坐標(biāo)系右側(cè)存在一寬度為、垂直紙面向外的有界勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小為B;在左側(cè)存在與y軸正方向成角的勻強電場。一個粒子源能釋放質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子源在點P(,)時發(fā)出的粒子恰好垂直磁場邊界EF射出;將粒子源沿直線PO移動到Q點時,所發(fā)出的粒子恰好不能從EF射出。不計粒子的重力及粒子間相互作用力。求:
(1)勻強電場的電場強度;
(2)粒子源在Q點時,粒子從發(fā)射到第二次進入磁場的時間。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)如圖,在區(qū)域I分布有沿-y方向的勻強電場,場強大小為為E,區(qū)域II分布有垂直xoy向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,兩區(qū)寬度相同,有一個質(zhì)子從I區(qū)的左側(cè)垂直邊界入射,恰好垂直II區(qū)右邊界射出,求質(zhì)子的入射速度。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖1所示,真空中相距d=5cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接(圖中未畫出),其中B板接地(電勢為零),A板電勢變化的規(guī)律如圖2所示。 將一個質(zhì)量2X10-27kg,電量q=+1.6X10-19c的帶電粒子從緊臨B板處釋放,不計重力。
求:(1)在時刻釋放該帶電粒子,釋放瞬間粒子加速度的大;
(2)若A板電勢變化周期T=1.0X10-5s,在時將帶電粒子從緊臨B板處無初速釋放,粒子到達A板時速度的大小;
(3)A板電勢變化頻率多大時,在t=T/4到t=T/2時間內(nèi)從緊臨B板處無初速釋放該帶電粒子,粒子不能到達A板。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)如圖甲所示,M和N是相互平行的金屬板,OO1O2為中線,O1為板間區(qū)域的中點,P是足夠大的熒光屏.帶電粒子連續(xù)地從O點沿OO1方向射入兩板間.
(1)若只在兩板間加恒定電壓U,M和N相距為d,板長為L(不考慮電場邊緣效應(yīng)).若入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子,試求能打在熒光屏P上偏離點O2最遠的電子的動能.
(2)若兩板間只存在一個以O(shè)1點為圓心的圓形勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里,已知磁感應(yīng)強度B=0.50T,兩板間距d=cm,板長L=1.0cm,帶電粒子質(zhì)量m=2.0×10-25kg,電量q=8.0×10-18C,入射速度v =×105m/s.若能在熒光屏上觀察到亮點,試求粒子在磁場中運動的軌道半徑r,并確定磁場區(qū)域的半徑R應(yīng)滿足的條件.
(3)若只在兩板間加如圖乙所示的交變電壓u,M和N相距為d,板長為L(不考慮電場邊緣效應(yīng)).入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子.某電子在t0=時刻以速度v0射入電場,要使該電子能通過平行金屬板,試確定U0應(yīng)滿足的條件.
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