入射速度方向 | +Y | -Y | +Z | -Z |
電子受力大小 | $\sqrt{2}$F | $\sqrt{2}$F | $\sqrt{3}$F | F |
分析 (1)直線加速過程,電場力向右;在速度選擇器中過程,電場力與洛倫茲力平衡;
(2)對直線加速過程根據(jù)動能定理列式求解U1,對速度選擇器中過程運用平衡條件求解U2;
(3)電子以不同的速度大小沿+X軸進入待測區(qū)域,測得電子剛連入時受力大小均為F,說明磁場方向與x軸平行,電子只受電場力;
(4)電子沿著+Y方向或者-Y方向射入時,電場力為F,洛倫茲力沿著+Z或者-Z方向,合力均為$\sqrt{2}$F,說明電場力與XOY平面平行,可以求解出洛倫茲力大。浑娮友刂+Z方向射入時,洛倫茲力沿著+Y方向,合力為$\sqrt{3}$F,說明夾角為60°;電子沿著-Z方向射入時,洛倫茲力沿著-Y方向,合力為F,說明夾角為120°.
解答 解:(1)直線加速過程,電場力向右,電子帶負電,故A端接電源的負極;
速度選擇器中過程電場力和洛倫茲力平衡,根據(jù)左手定則,電子受洛倫茲力向下,故電場力向上,故下極板帶正電;
電路圖如圖所示:
(2)對直線加速過程,根據(jù)動能定理,有:
eU1=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$ ①
對度選擇器中運動過程,根據(jù)平衡條件,有:
eB0v0=e$\frac{{U}_{2}}rubyvh8$ ②
由①得:v0=$\sqrt{\frac{2e{U}_{1}}{m}}$
由①②得:${U}_{2}=d{B}_{0}\sqrt{\frac{2e{U}_{1}}{m}}$;
(3)因為電子沿著+X軸方向以不同的速度射入,受力大小均為F,故磁場方向與X軸平行,力F是電場力,電場強度大小為:
E=$\frac{F}{e}$(方向不確定);
(4)①因為v0∥Y軸,B∥X軸,故洛倫茲力F洛∥Z軸,又因為電子沿著±Y軸射入時受力均為$\sqrt{2}$F,說明洛倫茲力與電場力垂直,所以電場強度平行XOY平面,有:
${F}_{洛}^{2}+{F}_{電}^{2}=(\sqrt{2}F)^{2}$
解得:
F洛=F電=F
所以:B=$\frac{F}{e{v}_{0}}$=$\frac{F}{e}\sqrt{\frac{m}{2e{U}_{1}}}$
②因為v0∥Z軸,B∥X軸,故洛倫茲力F洛∥Y軸,又E∥XOY平面,故F洛與F電均在XOY平面內(nèi),設F洛與F電之間的夾角為θ,其大小滿足(F洛+F電cosθ)2+(F電sinθ)2=($\sqrt{3}$F)2
得電場力方向與+Y軸成60°或120°.
總結:磁感應強度的大小B=$\frac{F}{e{v}_{0}}$=$\frac{F}{e}\sqrt{\frac{m}{2e{U}_{1}}}$,方向與X軸平行;電場強度的大小為E=$\frac{F}{e}$,方向與+Y軸成60°或者120°;
答:(1)電路圖如圖所示;
(2)電子從P板出來的速度v0為$\sqrt{\frac{2e{U}_{1}}{m}}$,U1、U2滿足的關系式為${U}_{2}=d{B}_{0}\sqrt{\frac{2e{U}_{1}}{m}}$;
(3)待測區(qū)域中磁場方向與X軸平行,電場強度大小為$\frac{F}{e}$;
(4)待測區(qū)域中磁感應強度的大小B=$\frac{F}{e{v}_{0}}$=$\frac{F}{e}\sqrt{\frac{m}{2e{U}_{1}}}$,方向與X軸平行;電場強度的大小為E=$\frac{F}{e}$,方向與+Y軸成60°或者120°.
點評 本題關鍵是明確粒子的受力情況和運動規(guī)律,然后分階段根據(jù)動能定理、平衡條件,平行四邊形定則等列式分析,不難.
科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | A板電勢高,電流方向a→b | B. | A板電勢高,電流方向b→a | ||
C. | B板電勢高,電流方向a→b | D. | B板電勢高,電流方向b→a |
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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. | 甲車做直線運動,乙車做曲線運動 | |
B. | 0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車的平均速度相等 | |
C. | 0~t2時間內(nèi),丙、丁兩車在t2時刻相距最遠 | |
D. | 0~t1時間內(nèi),甲車通過的路程大于乙車通過的路程 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | $\frac{(π-{θ}_{0})T}{π(1-\sqrt{si{n}^{3}{θ}_{0}})}$ | B. | $\frac{(π-2{θ}_{0})T}{2π(1-\sqrt{si{n}^{3}{θ}_{0}})}$ | ||
C. | $\frac{(2π-{θ}_{0})T}{2π(1-\sqrt{si{n}^{3}{θ}_{0}})}$ | D. | $\frac{(2π-{θ}_{0})T}{π(1-\sqrt{si{n}^{3}{θ}_{0}})}$ |
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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:選擇題
A. | 若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,小物件將落到P處左側(cè) | |
B. | 若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,小物件仍將落到P處 | |
C. | 若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動,小物件將落到P處右側(cè) | |
D. | 若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動,小物件將落到P處左側(cè) |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | q由A向O的運動是勻加速直線運動 | |
B. | q由A向O運動的過程電勢能逐漸減小 | |
C. | q運動到O點時的動能最大 | |
D. | q從A運動到O點過程,電場力一定逐漸變小 |
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