(18分)如圖17所示,一帶電微粒質(zhì)量為m=2.0×10-11kg、電荷量為q=+1.0×10-5C,從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100V的電場加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中,偏轉(zhuǎn)電壓為U2=100V,接著進(jìn)入一個(gè)方向垂直紙面向里、寬度為D=34.6cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域。已知偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長L=20cm,兩板間距d =17.3cm,帶電微粒的重力忽略不計(jì)。求:

(1)帶電微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速率v1;
(2)帶電微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度偏轉(zhuǎn)角;
(3)為使帶電微粒不會(huì)從磁場右邊界射出,該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值B。
(1)(2)(3)B=0.1T
(19分)(1)帶電微粒經(jīng)加速電場加速后速度為v1,根據(jù)動(dòng)能定理


                     (3分)
(2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受電場力作用,做類平拋運(yùn)動(dòng)。
在水平方向: 
帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a,出電場時(shí)豎直方向速度為v2,
豎直方向:   


由幾何關(guān)系   
聯(lián)立求解    
                           (3分)
(3)帶電微粒進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,設(shè)微粒軌道半徑為R,由幾何關(guān)系知:     

設(shè)微粒進(jìn)入磁場時(shí)的速度為

由牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律
   

B=0.1T                           (3分)
若帶電粒子不射出磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為0.1T。

本題考查的是帶電粒子在電場和磁場中運(yùn)動(dòng)與力學(xué)綜合的相關(guān)問題,首先根據(jù)動(dòng)能定理可解出速率;再根據(jù)電場力提供加速度可解得偏轉(zhuǎn)角;根據(jù)洛倫茲力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可解出結(jié)果;
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(10分).如圖所示,一帶電粒子從A點(diǎn)以v0的速度沿垂直電場線方向的直線AO方向射入電場,由B點(diǎn)飛出勻強(qiáng)電場時(shí)速度方向與AO方向成45°。已知粒子質(zhì)量為m,電荷量為q。

(1)求AB兩點(diǎn)間電勢差。
(2)若將該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)增加一倍其余條件不變,求該粒子飛出勻強(qiáng)電場時(shí)速度方向與水平方向夾角的正切值

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

某同學(xué)研究電子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí),得到了電子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的軌跡(虛線所示),圖中一組平行實(shí)線可能是電場線,也可能是等勢面,下列說法正確的是       (    )
A.不論圖中實(shí)線是電場線還是等勢面,a點(diǎn)的電勢都比b點(diǎn)的電勢低
B.不論圖中實(shí)線是電場線還是等勢面,a點(diǎn)的場強(qiáng)都比b點(diǎn)的場強(qiáng)小
C.如果圖中實(shí)線是電場線,電子在a點(diǎn)動(dòng)能較大
D.如果圖中實(shí)線是等勢面,電子在b點(diǎn)動(dòng)能較小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,帶等量異種電荷的兩塊相互平行的金屬板AB、CD,長都為L,兩板間距為d,其間為勻強(qiáng)電場.當(dāng)兩板間電壓為U0時(shí),有一質(zhì)量為m、帶電量為q的質(zhì)子緊靠AB板的上表面以初速度v0射入電場中,設(shè)質(zhì)子運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)和CD板相碰,不計(jì)質(zhì)子重力。求:

(1)當(dāng)時(shí),質(zhì)子在垂直于極板方向的位移多大?
(2)當(dāng)時(shí),突然改變兩金屬板帶電性質(zhì),且兩板間電壓仍為U0,則質(zhì)子飛出電場時(shí)在垂直于極板方向的總位移又是多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(20分)如圖所示,在>0的空間中,存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場;在<0的空間中,存在沿軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場。一電子(-e,m)在處的點(diǎn)以沿軸正方向的初速度開始運(yùn)動(dòng),電子所受重力不計(jì),求:

(1)電子第一次經(jīng)過軸時(shí)的坐標(biāo)。
(2)電子在軸方向運(yùn)動(dòng)的周期。
(3)電子運(yùn)動(dòng)的軌跡與的各交點(diǎn)中,任意兩
個(gè)交點(diǎn)的距離。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,實(shí)線表示電場線,虛線表示只受電場力作用的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,M、N是軌跡上的兩點(diǎn),在粒子從M向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,可以判定
A.粒子一定帶負(fù)電B.粒子的加速度一定減小
C.粒子的速度一定減小D.電勢能一定減小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一帶電粒子射入一固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷的電場中,僅在電場力作用下運(yùn)動(dòng),粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線abc所示,圖中實(shí)線是同心圓弧,表示電場的等勢面,可以判斷:
A.此粒子一直受到靜電排斥力作用
B.粒子在b點(diǎn)的電勢能一定大于在a點(diǎn)的電勢能
C.粒子在b點(diǎn)的速度一定大于在a點(diǎn)的速度
D.粒子在a點(diǎn)和c點(diǎn)的速度大小一定相等

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,質(zhì)量為的帶電粒子以的速度從水平放置的平行金屬板A、B中央飛入電場,已知板長L=10cm,板間距d=2cm,當(dāng)AB間加電壓V時(shí),帶電粒子恰好沿直線穿過電場(設(shè)此時(shí)A板電勢高),重力加速度取g=10m/s2
求:
小題1:粒子帶什么電?電荷量為多少?
小題2:A、B間所加電壓為多少時(shí),帶電粒子剛好能從上極板右端飛出?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,一質(zhì)量為m、電量為q的帶電粒子,以速度v沿平行于板面的方向射入電場中。極板間的電壓為U,板長為L,板間距離為d。若不計(jì)帶電粒子的重力,求帶電粒子射出電場時(shí)
(1)側(cè)向位移的大小
(2)速度的大小與方向

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