(19分)如圖所示,帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d;兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。如圖建立坐標系,x軸平行于金屬板,與金屬板中心線重合,y軸垂直于金屬板。區(qū)域I的左邊界在y軸,右邊界與區(qū)域II的左邊界重合,且與y軸平行;區(qū)域II的左、右邊界平行。在區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)分別存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B,區(qū)域I內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向外,區(qū)域II內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向里。一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間,在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運動,并先后通過區(qū)域I和II。已知電子電量為e,質(zhì)量為m,區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向?qū)挾染鶠?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134053649762.png" style="vertical-align:middle;" />。不計電子重力。

(1)求兩金屬板之間電勢差U;
(2)求電子從區(qū)域II右邊界射出時,射出點的縱坐標y;
(3)撤除區(qū)域I中的磁場而在其中加上沿x軸正向的勻強電場,使得該電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出。求電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔t。
(1);(2);(3)。
(1)電子在平行板間做直線運動,電場力與洛倫茲力平衡
  即    2分
所以,   2分
(2)如圖所示,

電子進入?yún)^(qū)域I做勻速圓周運動,向上偏轉(zhuǎn),洛倫茲力提供向心力            1分
所以,      2分
設(shè)電子在區(qū)域I中沿著y軸偏轉(zhuǎn)距離為 y0,區(qū)域I的寬度為b(b=),則     2分
代入數(shù)據(jù),解得     1分
電子在兩個磁場中有相同的偏轉(zhuǎn)量。
電子從區(qū)域II射出點的縱坐標    1分
(3)電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出,說明電子在區(qū)域II中做勻速圓周運動的軌跡恰好與區(qū)域II的右邊界相切,圓半徑恰好與區(qū)域II寬度相同。電子運動軌跡如下圖所示。

設(shè)電子進入?yún)^(qū)域II時的速度為,則     ,所以    1分
電子通過區(qū)域I的過程中,向右做勻加速直線運動, 此過程中
平均速度   1分
電子通過區(qū)域I的時間 (b為區(qū)域I的寬度
解得:     2分
電子在區(qū)域II中運動了半個圓周,設(shè)電子做
圓周運動的周期為T,則
           1分
電子在區(qū)域II中運動的時間
     1分
電子反向通過區(qū)域I的時間仍為。
所以, 電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔
   2分
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖7所示,有兩根和水平方向成α角的光滑平行的金屬軌道,上端接有可變電阻R,下端足夠長,空間有垂直于軌道平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B.一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下,經(jīng)過足夠長的時間后,金屬桿的速度會趨近于一個最大速度vm,則                                        (  )

A.如果B增大,vm將變大
B.如果α變大,vm將變大
C.如果R變大,vm將變大
D.如果m變小,vm將變大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

下列對一些現(xiàn)象和物理在技術(shù)中應(yīng)用的解釋正確的是(   )
A.靜電復印中,有機光導體鼓轉(zhuǎn)動時,文件發(fā)射的光在鼓面上形成的帶電“潛像”將帶有相同電荷的墨粉吸附鼓面上,然后再將粉墨印在紙上。
B.武當山的金殿經(jīng)常出現(xiàn)的“雷火煉殿”現(xiàn)象,這是因為帶電的積雨云與金殿頂部之間形成巨大電勢差,使空氣電離,產(chǎn)生電弧。
C.手機電池上標示的“700mA·h”是電池的一個重要參數(shù)——容量,它表示電池充電后以10mA的電流供電時大約可工作70h。也就是電池放電時能輸出的總電荷量。
D.在玻璃皿的中心放一圓柱形電極,沿內(nèi)壁放一環(huán)形電極,倒入鹽水。通電后放入磁場中,鹽水會旋轉(zhuǎn)起來。這是電流的磁效應(yīng)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(16 分)如圖所示,待測區(qū)域中存在勻強電場和勻強磁場,根據(jù)帶電粒子射入時的受力情況可推測其電場和磁場. 圖中裝置由加速器和平移器組成,平移器由兩對水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成,極板長度為l、間距為d,兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場方向相反. 質(zhì)量為m、電荷量為+q 的粒子經(jīng)加速電壓U0 加速后,水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1 的平移器,最終從A 點水平射入待測區(qū)域. 不考慮粒子受到的重力.

(1)求粒子射出平移器時的速度大小v1;
(2)當加速電壓變?yōu)?U0 時,欲使粒子仍從A 點射入待測區(qū)域,求此時的偏轉(zhuǎn)電壓U;
(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待測區(qū)域,剛進入時的受力大小均為F. 現(xiàn)取水平向右為x 軸正方向,建立如圖所示的直角坐標系Oxyz. 保持加速電壓為U0 不變,移動裝置使粒子沿不同的坐標軸方向射入待測區(qū)域,粒子剛射入時的受力大小如下表所示.

請推測該區(qū)域中電場強度和磁感應(yīng)強度的大小及可能的方向.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖甲所示,圖的右側(cè)MN為一豎直放置的熒光屏,O為它的中點,OO′與熒光屏垂直,且長度為l。在MN的左側(cè)空間內(nèi)存在著方向水平向里的勻強電場,場強大小為E。乙圖是從甲圖的左邊去看熒光屏得到的平面圖,在熒光屏上以O(shè)為原點建立如圖的直角坐標系。一細束質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的粒子以相同的初速度v0從O′點沿O′O方向射入電場區(qū)域。粒子的重力和粒子間的相互作用都可忽略不計。

(1)若再在MN左側(cè)空間加一個勻強磁場,使得熒光屏上的亮點恰好位于原點O處,求這個磁場的磁感強度的大小和方向。
(2)如果磁感強度的大小保持不變,但把方向變?yōu)榕c電場方向相同,則熒光屏上的亮點位于圖中A點處,已知A點的縱坐標 , 求它的橫坐標的數(shù)值。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖甲所示,在邊界MN左側(cè)存在斜方向的勻強電場E1,在MN的右側(cè)有豎直向上、場強大小為E2=0.4N/C的勻強電場,還有垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場B(圖甲中未畫出)和水平向右的勻強電場E3(圖甲中未畫出),B和E3隨時間變化的情況如圖乙所示,P1P2為距MN邊界2.28m的豎直墻壁,現(xiàn)有一帶正電微粒質(zhì)量為4×10-7kg,電量為1×10-5C,從左側(cè)電場中距MN邊界m的A處無初速釋放后,沿直線以1m/s速度垂直MN邊界進入右側(cè)場區(qū),設(shè)進入右側(cè)場時刻t=0, 取g =10m/s2.求:
(1)MN左側(cè)勻強電場的電場強度E1的大小及方向。(sin37º=0.6);
(2)帶電微粒在MN右側(cè)場區(qū)中運動了1.5s時的速度的大小及方向;
(3)帶電微粒在MN右側(cè)場區(qū)中運動多長時間與墻壁碰撞?(≈0.19)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖(甲)所示,在直角坐標系0≤x≤L區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強電場,右側(cè)有一個以點(3L,0)為圓心、半徑為L的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域與x軸的交點分別為M、N,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為e的電子,從y軸上的A點以速度v0沿x軸正方向射入電場,飛出電場后從M點進入圓形區(qū)域,速度方向與x軸夾角為30°。此時在圓形區(qū)域加如圖(乙)所示周期性變化的磁場,以垂直于紙面向外為磁場正方向),最后電子運動一段時間后從N點飛出,速度方向與進入磁場時的速度方向相同(與x軸夾角也為30°)。求:

⑴ 電子進入圓形磁場區(qū)域時的速度大。
⑵ 0≤x≤L區(qū)域內(nèi)勻強電場場強E的大;
⑶ 寫出圓形磁場區(qū)域磁感應(yīng)強度B0的大小、磁場變化周期T各應(yīng)滿足的表達式。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,一質(zhì)量為m,電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為U的加速電場,然后讓粒子經(jīng)過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,最后打到底片D上.

(1)粒子進入磁場時的速率。
(2)求粒子在磁場中運動的軌道半徑。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,帶電平行金屬板相互正對水平放置,兩板間存在著水平方向的勻強磁場。帶電液滴a沿垂直于電場和磁場的方向進入板間后恰好沿水平方向做直線運動,在它正前方有一個靜止在小絕緣支架上不帶電的液滴b。帶電液滴a與液滴b發(fā)生正碰,在極短的時間內(nèi)復合在一起形成帶電液滴c,若不計支架對液滴c沿水平方向的作用力,則液滴離開支架后  (       )
A.液滴一定帶正電B.一定做直線運動
C.一定做勻速圓周運動D.一定做勻變速曲線運動

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