Question

（18分）某學習小組為了研究影響帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的因素，制作了一個自動控制裝置，如圖所示，滑片P可在R2上滑動，在以O為圓心，半徑為R=10cm的圓形區(qū)域內(nèi)，有一個方向垂直紙面向外的水平勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B=0.10T。豎直平行放置的兩金屬板A、K相距為d，連接在電路中，電源電動勢E=91V，內(nèi)阻r=1.0Ω，定值電阻R1=10Ω，滑動變阻器R2的最大阻值為80Ω，S1、S2為A、K板上的兩個小孔，且S1、S2跟O在豎直極板的同一直線上，OS2=2R，另有一水平放置的足夠長的熒光屏D，O點跟熒光屏D點之間的距離為H。比荷為2.0×105C/kg的離子流由S1進入電場后，通過S2向磁場中心射去，通過磁場后落到熒光屏D上。離子進入電場的初速度、重力、離子之間的作用力均可忽略不計。問：

（1）判斷離子的電性，并分段描述離子自S1到熒光屏D的運動情況？

（2）如果離子恰好垂直打在熒光屏上的N點，電壓表的示數(shù)多大？

（3）電壓表的最小示數(shù)是多少？要使離子打在熒光屏N點的右側(cè)，可以采取哪些方法？

 

Answer 1

【答案】

（1）正電，兩板之間加速，磁場中勻速圓周，磁場和電場外都是勻速直線運動（2）（3），方法一，向右移動滑動變阻器滑片，增大平行板間電壓；方法二，提高電源電動勢，增大平行板間電壓；方法三，減小磁場的磁感應(yīng)強度

【解析】

試題分析：（1）（6分）粒子沒有初速度，進電場后，電場線方向向右，而粒子在電場力作用下向右運動，所以粒子帶正電…………2分

離子在兩金屬板間在電場力作用下做勻加速直線運動…………1分

離開電場進入磁場前不受力做勻速直線運動…………1分

在磁場中受洛倫茲力與速度垂直做勻速圓周運動????????? …………1分

離開磁場后不受力做勻速直線運動，直到打在熒光屏上…………1分

（2）（6分）離子在磁場中偏轉(zhuǎn)90°，∴軌跡半徑…………1分

由………2分；

………2分；

解得………1分。

（3）（6分）

電壓表最小電壓……2分；? 解得……1分。

要使離子打在熒光屏上N點的右側(cè)，離子在磁場中偏轉(zhuǎn)軌跡半徑變大，由，可以提高離子速度或減小磁場的磁感應(yīng)強度。

方法一，向右移動滑動變阻器滑片，增大平行板間電壓

方法二，提高電源電動勢，增大平行板間電壓

方法三，減小磁場的磁感應(yīng)強度

答出任意一種方法即可。只說出改變什么因素得1分，說出調(diào)節(jié)方向再得2分。

考點：帶電粒子在加速電場和圓形磁場區(qū)域中的運動