分析 (1)帶電粒子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn),當(dāng)運動的軌跡剛好與屏相切時,粒子剛好不能打在光屏上,由洛倫茲力提供向心力即可解答;
(2)帶電粒子在電場中發(fā)生偏轉(zhuǎn),由平拋運動的規(guī)律,即可求解;
(3)根據(jù)帶電粒子在磁場中運動的規(guī)律和從電場中射出時速度的方向,判斷出能打到光屏的位置.
解答 解:(1)當(dāng)兩板之間的電壓為0V時,粒子沿直線方向穿過電場的區(qū)域,帶電粒子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn),由洛倫茲力提供向心力,得:
qv0B=mv20r
當(dāng)運動的軌跡剛好與屏相切時,粒子剛好不能打在光屏上,則:r=L′
所以,粒子的初速度:v0=qBL′m
代入數(shù)據(jù)得:v0=104m/s
(2)由圖可知電場的方向向下,正電荷在電場中受到的電場力的方向向下,當(dāng)粒子恰好從N′點射出時,偏轉(zhuǎn)量:y=12d=12×0.4m=0.2m
水平方向:L=v0t
粒子受到的電場力:F=qE=qUmcnekl7a
粒子的加速度:a=Fm
偏轉(zhuǎn)量:y=12at2
聯(lián)立方程,整理得:Um=2ymv20dqL2=500V
加在兩板之同的電壓范圍為U≤500V
(3)正電荷在磁場中受到的安培力的方向向左,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電等于0時,粒子打在光屏上的位置在最上面,當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓是500V時,粒子的位置在最下面,如圖:
粒子沿豎直方向的分速度:vy=at=qUmmd•Lv0=104m/s
粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)角:tanθ=vyv0=1
所以偏轉(zhuǎn)角:θ=45°
粒子的合速度:v=√v20+v2y=√2×104m/s
此時,粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑:r′=mvqB=√2mv0qB=√2L′=√20.2m,由幾何關(guān)系可得,此時粒子做勻速圓周運動的圓心在O′點,如圖,則打在光屏上的位置到O′點的距離是r′,粒子束打在光屏上的區(qū)域的長度(綠色線)是:x=r+r′=0.2m+0.2√2m≈0.48m
答:(1)帶電粒子的初速度為v0=104m/s.
(2)要使粒子能從兩板MM′、NN′之間射出,加在兩板之同的電壓范圍為U≤500V
(3)如果從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)兩板所接電源(內(nèi)阻不計)的電壓,粒子打在光屏上的位置將會發(fā)生變化,那么,粒子束打在光屏上的區(qū)域的長度是0.48m
點評 本題考查了粒子在電場與磁場中的運動,分析清楚粒子運動過程,正確畫出粒子運動的軌跡是正確解題的前提與關(guān)鍵.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 1250J | B. | 2500J | C. | 5000J | D. | 7500J |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | I1=I2 | B. | I1<I4 | C. | I2=2I1 | D. | I2<I3+I4 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 1.2×104N | B. | 2.4×103N | C. | 2.0×103N | D. | 5.9×102N |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 撤去F時,物體的加速度最大,大小為kx0m-μg | |
B. | 物體先做加速度逐漸變小的加速運動,再做加速度逐漸變大的減速運動,最后做勻減速運動 | |
C. | 從B→C位置物體彈簧彈性勢能的減少量大于物體動能的增加量 | |
D. | 撤去F后,物體向右運動到O點時的動能最大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn),運行周期越小 | |
B. | 衛(wèi)星運行的瞬時速度可以大于7.9km/s | |
C. | 同一圓軌道上運行的兩顆衛(wèi)星,線速度大小可能不同 | |
D. | 地球同步衛(wèi)星可以經(jīng)過地球兩極上空 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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