分析 (1)帶電粒子在電場中做類平拋運動,根據(jù)平拋運動的基本規(guī)律即可求解;
(2)求出帶電粒子出電場時豎直方向的偏轉(zhuǎn)的位移,根據(jù)幾何關(guān)系及向心力公式即可求解磁場強度;
(3)分析知當軌跡與邊界GH相切時,對應磁感應強度B2最大,畫出粒子運動軌跡根據(jù)幾何關(guān)系及向心力公式即可求解磁場強度應滿足的條件..
解答 解:(1)設帶電粒子在電場中做類平拋運動時間t,
粒子的加速度:a=$\frac{qU}{md}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$×1010m/s2.
由L=v0t,解得:t=1×10-5s.
豎直方向速度為:vy=at=$\frac{\sqrt{3}}{3}$×105m/s.
射出時速度:v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$×105m/s,
速度v與水平方向夾角為θ,tanθ=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$,
解得:θ=30°,即垂直于AB方向射出.
(2)帶電粒子射出電場時數(shù)值方向偏移的位移:
y=$\frac{1}{2}$at2=$\frac{\sqrt{3}}{6}$m=$\fraclr7vj5n{2}$,即粒子由P點垂直AB射入磁場,
由幾何關(guān)系知,在磁場ABC區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動的半徑:R1=$\fractztf7zd{cos30°}$=$\frac{2}{3}$m.
由牛頓第二定律得:qvB1=m$\frac{{v}^{2}}{{R}_{1}}$,解得:B1=$\frac{3\sqrt{3}}{10}$T.
(3)當軌跡與邊界GH相切時,對應磁感應強度B2最大,運動軌跡如圖所示.
由幾何關(guān)系可知:R2+$\frac{{R}_{2}}{sin60°}$=1.解得:R2=( 2$\sqrt{3}$-3)m.
由牛頓第二定律得:qvB2=m$\frac{{v}^{2}}{{R}_{2}}$,解得:B2=$\frac{2+\sqrt{3}}{5}$T.
所以B2應滿足的條件為大于:$\frac{2+\sqrt{3}}{5}$T.
答:(1)帶電粒子從電場中射出時的速度v的大小為:$\frac{2\sqrt{3}}{3}$×105m/s,方向:垂直于AB方向出射.
(2)若帶電粒子進入中間三角形區(qū)域后垂直打在AC邊上,該區(qū)域的磁感應強度B1為$\frac{3\sqrt{3}}{10}$T.
(3)若要使帶電粒子由FH邊界進入FGH區(qū)域并能再次回到FH界面,B2應滿足的條件是大于$\frac{2+\sqrt{3}}{5}$T.
點評 本題考查了粒子在磁場中的運動,做好此類題目的關(guān)鍵是準確的畫出粒子運動的軌跡圖,利用幾何知識求出粒子運動的半徑,再結(jié)合半徑公式和周期公式去分析,難度較大.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 該粒子帶正電 | B. | 運動過程中粒子的速度不變 | ||
C. | 粒子在磁場中運動的時間為$\frac{mπ}{3qB}$ | D. | 粒子的速度v的最大值為$\frac{qBa}{2m}$ |
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
點跡 | s/cm | △v 2/m2•s-2 |
O | / | / |
1 | 1.60 | 0.04 |
2 | 3.60 | 0.09 |
3 | 6.00 | 0.15 |
4 | 7.00 | 0.18 |
5 | 9.20 | 0.23 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 導體棒的質(zhì)量為1 kg | |
B. | 導體棒的質(zhì)量為0.1 kg | |
C. | 導體棒的加速度為1 m/s2 | |
D. | 導體棒由靜止開始運動10 s過程通過定值電阻的電荷量為50 C |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
W(一條橡皮筋 做的功作為功 的單位) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
v2(m2/s2) | 0.50 | 1.01 | 1.51 | 1.99 | 2.50 |
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | A1的讀數(shù)比A2的讀數(shù)大 | |
B. | V1讀數(shù)比V2讀數(shù)大 | |
C. | A1的指針偏轉(zhuǎn)角度比A2指針偏轉(zhuǎn)角度大 | |
D. | V1指針偏轉(zhuǎn)角度比v2偏轉(zhuǎn)角度大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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