分析 (1)當粒子從邊緣射出時,速度偏向角最大;根據(jù)分運動公式列式求解即可;
(2)逐漸增大偏轉電壓U,速度偏向角變大,磁偏轉半徑變大,與PQ交點逐漸上移;找出兩個臨界情況,根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式求解半徑,由幾何關系得到離開磁場的位置;
(3)考慮粒子以一般情況入射到磁場,速度為v,偏向角為θ,當n趨于無窮大時,運動軌跡趨于一條沿入射速度方向的直線(漸近線);根據(jù)分運動公式列式求解即可.
解答 解:(1)設速度偏向角為θ,則tanθ=$\frac{{v}_{y}^{\;}}{{v}_{0}^{\;}}$,顯然當vy最大時,tanθ最大.
當粒子恰好從極板右邊緣出射時,速度偏向角最大.
豎直方程:$y=\frac2skjqzh{2}=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$,a=$\frac{qU}{md}$;
水平方程:x=L=v0t
解得:U=400V
(2)由幾何關系知,逐漸增大Uba,速度偏向角變大,磁偏轉半徑變大,與PQ交點逐漸上移.
當U=0時,交點位置最低(如圖中D點):
由Bqv0=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{{r}_{1}^{\;}}$得:r1=$\frac{m{v}_{0}^{\;}}{Bq}$;
此時交點D位于OO′正下方0.4m處.
當U=400V時,交點位置最高(如圖中C點):
由vy=at=$\frac{Uq}{dm}•\frac{L}{{v}_{0}^{\;}}$=2×105m/s
得:$v=\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}=\sqrt{2}{v}_{0}^{\;}=2\sqrt{2}×1{0}_{\;}^{5}m/s$
由Bqv=m$\frac{{v}_{\;}^{2}}{{r}_{2}^{\;}}$,
得:r2=$\frac{mv}{Bq}=0.4\sqrt{2}m$
由tanθ=$\frac{{v}_{y}^{\;}}{{v}_{x}^{\;}}$=1,得入射方向為與水平方向成45°角;
由幾何關系得,此時交點位于OO′正上方${r}_{2}^{\;}-\frac{\sqrt{2}}{2}{r}_{2}^{\;}+\fracwzxby1c{2}$=$0.4\sqrt{2}-0.3(m)$處.
所以交點范圍寬度為:CD=0.4+0.4$\sqrt{2}$-0.3=0.1+0.4$\sqrt{2}$(m)
(3)考慮粒子以一般情況入射到磁場,速度為v,偏向角為θ,當n趨于無窮大時,運動軌跡趨于一條沿入射速度方向的直線(漸近線).
又因為速度大小不變,因此磁場中運動可以等效視為勻速直線運動.
軌跡長度為:S′=$\frac{s}{cosθ}$,運動速率為:v=$\frac{{v}_{0}^{\;}}{cosθ}$
時間為:t=$\frac{s′}{v}=\frac{s}{{v}_{0}^{\;}}$=$\frac{0.4}{2×1{0}_{\;}^{5}}s=2×1{0}_{\;}^{-6}s$
答:(1)當U取400V時,帶電粒子射出電場時的速度偏向角最大;
(2)當電壓由0連續(xù)增大到U過程中帶電粒子射出磁場時與邊界PQ相交的區(qū)域的寬度為0.1+0.4$\sqrt{2}$(m);
(3)若n趨向無窮大,則偏離電場的帶電粒子在磁場中運動的時間t為2×10-6s.
點評 本題關鍵明確粒子的運動規(guī)律,在電場中是類似平拋運動,在磁場中是勻速圓周運動,第三問關鍵是n趨向無窮大時將粒子的運動簡化為勻速直線運動,難在運動模型的轉化.
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 磁懸浮列車在勻速行駛時,速度可以很大,加速度為零 | |
B. | 火箭點火升空瞬間,速度為零,加速度也為零 | |
C. | 汽車剎車制動過程中,速度一定逐漸減小,加速度也一定隨之減小 | |
D. | 物體自由下落的過程中,速度一定逐漸增大,而加速度保持不變 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:填空題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | O點的場強最小,電勢最低 | |
B. | -x1處的電勢絕對值與x1處的電勢絕對值相等 | |
C. | 電子從x1處運動到-x1處的過程中加速度先增大后減小 | |
D. | 電子從x1處運動到-x1處的過程中電勢能一直減小 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 粒子一定帶負電 | |
B. | A點的場強大于B點的場強 | |
C. | 粒子在A點的電勢能大于在B點的電勢能 | |
D. | 粒子在A點的動能大于在B點的動能 |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com