如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側為相同的勻強磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔、,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,正反向電壓的大小均為,周期為。在時刻將一個質量為、電量為()的粒子由靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運動,在時刻通過垂直于邊界進入右側磁場區(qū)。(不計粒子重力,不考慮極板外的電場)
(1)求粒子到達時的速度大小和極板距離
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應強度的大小應滿足的條件。
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在t=2T0時刻再次到達,且速度恰好為零,求該過程中粒子在磁場內運動的周期。
(1) (2)(3)
解析試題分析:(1)粒子由至的過程中,根據動能定理得 ①
由①式得 ②
設粒子的加速度大小為,由牛頓第二定律得③
由運動學公式得 ④聯(lián)立③④式得 ⑤
(2)設磁感應強度大小為B,粒子在磁場中運動的半徑為R,由牛頓第二定律得 ⑥
要使粒子在磁場中運動時不與極板相撞,須滿足 ⑦
聯(lián)立②⑥⑦式得: ⑧
(3)設粒子在兩邊界之間無場區(qū)向左勻速運動的過程用時為有 ⑨聯(lián)立②⑤⑨式得 ⑩
若粒子再次達到時速度恰好為零,粒子回到極板間應做勻減速運動,設勻減速運動的時間為,根據運動學公式得 ⑾ 聯(lián)立以上式得 ⑿
設粒子在磁場中運動的時間為
聯(lián)立⑩⑿⒀式得
由題意得
所以
考點:本題考查動能定理,牛頓第二定律,勻變速運動公式,半徑公式
點評:本題學生明確粒子在各段位移上運動的性質,要畫出粒子在磁場中運動的軌跡,能熟練運用動能定理,牛頓第二定律,勻變速運動公式解相關問題。
科目:高中物理 來源: 題型:
T0 | 2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:
T0 | 2 |
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科目:高中物理 來源:2012年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試理綜物理(山東卷帶解析) 題型:計算題
(18分)如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側為相同的勻強磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔、,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,正反向電壓的大小均為,周期為。在時刻將一個質量為、電量為()的粒子由靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運動,在時刻通過垂直于邊界進入右側磁場區(qū)。(不計粒子重力,不考慮極板外的電場)
(1)求粒子到達時的速度大小和極板距離
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應強度的大小應滿足的條件。
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在時刻再次到達,且速度恰好為零,求該過程中粒子在磁場內運動的時間和磁感強度的大小
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科目:高中物理 來源:2012-2013學年江蘇省鹽城市高三上學期學情調研考試物理試卷(解析版) 題型:計算題
如圖甲所示,相隔一定距離的豎直邊界兩側為相同的勻強磁場區(qū),磁場方向垂直紙面向里,在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ,兩極板中心各有一小孔、,兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示,正反向電壓的大小均為,周期為。在時刻將一個質量為、電量為()的粒子由靜止釋放,粒子在電場力的作用下向右運動,在時刻通過垂直于邊界進入右側磁場區(qū)。(不計粒子重力,不考慮極板外的電場)
(1)求粒子到達時的速度大小和極板距離
(2)為使粒子不與極板相撞,求磁感應強度的大小應滿足的條件。
(3)若已保證了粒子未與極板相撞,為使粒子在t=2T0時刻再次到達,且速度恰好為零,求該過程中粒子在磁場內運動的周期。
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