(2013?宿遷一模)如圖,板長(zhǎng)為l、間距為d的平行金屬板水平放置,兩板間所加電壓大小為U,在極板的右側(cè)相距為a處有與板垂直的足夠大光屏PQ,一帶正電的粒子以初速度v0從兩板正中間平行兩板射入,從兩板間射出時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為37°,不計(jì)粒子受到的重力.(cos37°=0.8,sin37°=0.6)

(1)求粒子的比荷q/m;
(2)若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加如圖所示的磁場(chǎng),要使粒子不打在光屏上,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的取值范圍;
(3)若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加垂直紙面向外、大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng),設(shè)初速度方向所在直線與光屏交點(diǎn)為O點(diǎn),取O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右為x正方向,垂直紙面向外為z軸的正方向,建立如圖所示的坐標(biāo)系,求粒子打在光屏上的坐標(biāo)(x,y,z).
分析:(1)粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),y軸方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),x軸方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解處理可得粒子的比荷;
(2)求出粒子剛好打在屏上即軌跡與屏剛好相切時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B,要使粒子不打在屏上,則可以求出B的取值范圍;
(3)分三個(gè)方向求解粒子的運(yùn)動(dòng),x、y軸方向勻速直線運(yùn)動(dòng),z軸方向初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)等時(shí)性求解即可.
解答:解:(1)由題意知,粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)粒子從兩版間射出時(shí),速度的水平分量為vx,豎直分量為vy則由題意有:
vx=v0
vy=at=
qU
md
×
l
v0
=
qUl
mdv0

又因?yàn)榱W訌碾妶?chǎng)射出時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為37° 則有:tan370=
vy
v0
=
qUl
md
v
2
0

解之得:
q
m
=
3d
v
2
0
4Ul

(2)由題意得,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度vcos37°=v0v=
5
4
v0

設(shè)粒子剛好打在光屏?xí)r,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,

如圖,由幾何知識(shí)有:Rsin37°+R=a 得:R=
a
1+sin37°

粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力有:Bqv=
mv2
R

  得:B=
mv
qR
=
1
q
m
×
5
4
v0
a
1+sin37°
=
8Ul
3dv0a

所以,要使粒子不打在光屏上,應(yīng)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大于
8Ul
3dv0a

(3)由題知:
微粒只要打在屏上,x坐標(biāo)就為0 
微粒在y軸方向先做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)幾何關(guān)系可得:
y=(
l
2
+a)tan37°
=
3l+6a
8

微粒在z軸方向在電場(chǎng)力作用下做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系有:
z=
1
2
×
qE0
m
×t2
    
根據(jù)運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性有在z軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=
a
v0

代入得:z=
3E0da2
8Ul
(1分)
則坐標(biāo)為:(0,
3l+6a
8
,
3E0da2
8Ul

答:(1)粒子的比荷
q
m
=
3d
v
2
0
4Ul
;
(2)若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加如圖所示的磁場(chǎng),要使粒子不打在光屏上,磁感應(yīng)強(qiáng)度大于
8Ul
3dv0a
;
(3)若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加垂直紙面向外、大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng),設(shè)初速度方向所在直線與光屏交點(diǎn)為O點(diǎn),取O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右為x正方向,垂直紙面向外為z軸的正方向,建立如圖所示的坐標(biāo)系,粒子打在光屏上的坐標(biāo):(0,
3l+6a
8
,
3E0da2
8Ul
).
點(diǎn)評(píng):會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法處理類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng),在磁場(chǎng)中粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力提供向心力.熟練作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)臨界條件判斷粒子的運(yùn)動(dòng)取值范圍.
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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?宿遷一模)下列四幅圖的有關(guān)說(shuō)法中正確的是  ( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?宿遷一模)某學(xué)習(xí)小組為了驗(yàn)證動(dòng)能定理,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了如圖的裝置外,還備有下列器材:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫(xiě)紙、天平、細(xì)沙.他們稱(chēng)量滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m.當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過(guò)滑輪掛上空的小桶時(shí),滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài).要完成該實(shí)驗(yàn),則:
(1)還缺少的實(shí)驗(yàn)器材
刻度尺
刻度尺

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證滑塊受到的合力與沙和小桶的總重力大小基本相等,沙和小桶的總質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足的實(shí)驗(yàn)條件是
沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
,實(shí)驗(yàn)時(shí)為保證細(xì)線拉力為木塊的合外力,首先要做的步驟是
平衡摩擦力
平衡摩擦力

(3)在(2)的基礎(chǔ)上,讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測(cè)出這兩點(diǎn)的間距為L(zhǎng)和打下這兩點(diǎn)時(shí)的速度大小v1與v2(v1<v2),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的動(dòng)能定理表達(dá)式
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
(用題中的字母表示).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?宿遷一模)如圖所示,以下判斷正確的是( 。

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(2013?宿遷一模)如圖,A、B、C三點(diǎn)在同一直線上,AB=BC,在A處固定一電荷量為Q的點(diǎn)電荷.當(dāng)在B處放一電荷量為+q的點(diǎn)電荷時(shí),它所受到的電場(chǎng)力為F;移去B處電荷,在C處放電荷量為-2q的點(diǎn)電荷,其所受電場(chǎng)力為( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2013?宿遷一模)在“探究感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)為弄清靈敏電流表指針擺動(dòng)方向與電流方向的關(guān)系,可以使用一個(gè)已知正負(fù)極性的直流電源進(jìn)行探究.某同學(xué)想到了多用電表內(nèi)部某一檔含有直流電源,他應(yīng)選用多用電表的
歐姆
歐姆
擋(選填“歐姆”、“直流電流”、“直流電壓”、“交流電流”或“交流電壓”)對(duì)靈敏電流表進(jìn)行測(cè)試.由實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)電流從正接線柱流入電流表時(shí),指針向右擺動(dòng).
(2)該同學(xué)先將多用電表的紅表筆接靈敏電流表的正接線柱,再將黑表筆
短暫
短暫
(選填“短暫”或“持續(xù)”)接靈敏電流表的負(fù)接線柱.若靈敏電流表的指針向左擺動(dòng)如圖,說(shuō)明電流由電流表的
負(fù)
負(fù)
(選填“正”或“負(fù)”)接線柱流入靈敏電流表的.
(3)實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)將磁鐵某極向下從線圈上方插入線圈時(shí),發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn),請(qǐng)?jiān)趫D中用箭頭畫(huà)出線圈電流方向并用字母N、S標(biāo)出磁鐵的極性.

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