分析 (1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,由題知,電場中偏轉距離y=\fracjo8aldv2,根據牛頓第二定律和位移公式結合,可求得兩板間的電壓U0.
(2)在0-0.2×10-5S時間內,0.2×10-5s時刻射入兩板間的帶電粒子進入磁場并能夠從磁場右邊界射出,則其他粒子也都能從磁場的右邊界射出.粒子進入磁場作勻速圓周運動,畫出軌跡,由牛頓第二定律求出軌跡半徑,由幾何關系求解磁場的最大寬度.
(3)0.3×10-5s時刻進入電場的粒子先做勻速直線運動,再做類平拋運動.由類平拋運動的規(guī)律求出粒子通過電場時的偏轉距離.由幾何關系求解帶電粒子進入磁場和離開磁場時的位置坐標.
(4)兩板間的電壓為0,可在磁場右側加一方向垂直紙面向外的磁場,能使帶電粒子返回粒子源.
解答 解:(1)帶電粒子在電場中作類平拋運動,則有
\fracr4xlxod2=12at2
L=v0t
由牛頓第二定律得 a=qU0dm
聯立得 U0=mamzp46c2v20qL2
代入解得 U0=25V
(2)在0-0.2×10-5S時間內,0.2×10-5s時刻射入兩板間的帶電粒子進入磁場并能夠從磁場右邊界射出,則其他粒子也都能從磁場的右邊界射出,如圖甲所示.粒子進入磁場作勻速圓周運動,則:
Bqv=mv2R1
得 R1=mv0qB=105108×5×10−3=0.2(m)
磁場的最大寬度為 D=R1=0.2 (m)
(3)0.3×10-5s時刻進入電場的粒子先做勻速直線運動,再做類平拋運動.類平拋運動時間應為 t=0.1×10-5s.
若向上偏轉,粒子的加速度為 a=qU0dm=108×250.1=2.5×1010m/s2
根據平拋運動公式得:y1=12at2=12×2.5×1010×(0.1×10-5)2=0.0125(m)
則進入磁場的位置坐標為 (0,0.0125 m)
帶電粒子進入磁場作勻速圓周運動,R2=mvqB
離開磁場時的坐標 y2=y1+2R2cosθ=y1+2•mvqBcosθ=y1+2•mv0qB=0.0125+2×1055×10−3×108=0.4125(m)
離開磁場左邊界坐標為 (0,0.4125 m)
若向下偏轉,根據平拋運動公式得:y1=12at2=12×2.5×1010×(0.1×10-5)2=0.0125(m)
進入坐標為 ( 0;-0.0125m)
進入磁場作勻速圓周運動,R2=mvqB
離開磁場時的坐標 y2=2R2cosθ-y1=2•mv0qB-y1
解得 y2=0.3875(m)
離開磁場左邊界坐標為 (0,0.3875m)
(4)在磁場右側加一方向垂直紙面向外的磁場,如圖所示,能使帶電粒子返回粒子源.
答:
(1)兩板間的電壓U0為25V.
(2)0-0.2×10-5s時間內射入兩板間的帶電粒子都能夠從磁場右邊界射出,磁場的最大寬度為0.2m.
(3)若粒子向上偏轉,進入磁場的位置坐標為 (0,0.0125 m),離開磁場左邊界坐標為 (0,0.4125 m);
若向下偏轉,進入坐標為 ( 0,-0.0125m),離開磁場左邊界坐標為 (0,0.3875m)
(4)在磁場右側加一方向垂直紙面向外的磁場,如圖所示,能使帶電粒子返回粒子源.
點評 本題考查帶電粒子在勻強電場和磁場中的運動,關鍵要掌握類平拋運動的處理方法:運動的分解法,掌握粒子在磁場中圓周運動的半徑公式,畫出粒子的運動軌跡,運用幾何關系解答.
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | μmgR | B. | \frac{μmgR}{2} | C. | mgR(1-μ) | D. | \frac{mgR}{2} |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | \frac{\sqrt{3}}{3}s | B. | \frac{2\sqrt{3}}{3}s | C. | \sqrt{3}s | D. | 2s |
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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:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 人對小球做功\frac{1}{2}mV2 | B. | 人對小球做功\frac{1}{2}mV2-mgh | ||
C. | 小球落地的機械能為\frac{1}{2}mV2+mgh | D. | 小球落地的機械能為\frac{1}{2}mV2-mgh |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 地球同步衛(wèi)星和地球同步,因此同步衛(wèi)星的高度和線速度大小是一定的 | |
B. | 地球同步衛(wèi)星的角速度雖被確定,但高度和速度可以選擇,高度增加,速度增大,高度降低,速度減小 | |
C. | 地球同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空,相對地面可以運動 | |
D. | 以上均不正確 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 在下落至地面前的過程中機械能守恒 | |
B. | 在下落至地面前的瞬間速度一定為零 | |
C. | 在下落至地面前的過程中對輕彈簧做的功為mgh | |
D. | 在下落至地面前的過程中,可能一直在做加速運動 |
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