如圖所示,兩塊平行金屬極板心MN水平放置,板長L="1" m,間距,兩金屬板間電壓;在平行金屬板右側(cè)依次存在ABC和FGH兩個(gè)全等的正三角形區(qū)域,正三角形ABC內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Bl,三角形的上頂點(diǎn)A與上金屬板M平齊,BC邊與金屬板平行,AB邊的中點(diǎn)P恰好在下金屬板N的右端點(diǎn);正三角形FGH內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2,已知A、F、G處于同一直線上,B、C、H也處于同一直線上,AF兩點(diǎn)距離為,F(xiàn)從平行金屬極板MN左端沿中軸線方向入射一個(gè)重力不計(jì)的帶電粒子,粒子質(zhì)量,帶電量,初速度。

(1)求帶電粒子從電場(chǎng)中射出時(shí)的速度v的大小和方向
(2)若帶電粒子進(jìn)入中間三角形區(qū)域后垂直打在AC邊上,求該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度Bl
(3)若要便帶電粒子由FH邊界進(jìn)入FGH區(qū)域并能再次回到FH界面,求B2應(yīng)滿足的條件 。
(1)m/s,與水平方向成30°角斜向下(2)T(3)T

試題分析:(1)設(shè)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,加速度為a,
則:q=ma
解得:a=×1010m/s2
t==1×10?5s
豎直方向的速度為
vy=at=×105m/s
射出時(shí)速度為:v=×105m/s
速度v與水平方向夾角為θ,tanθ=,故θ=30°,即垂直于AB方向出射.
(2)帶電粒子出電場(chǎng)時(shí)豎直方向的偏轉(zhuǎn)的位移y=at2m=,即粒子由P1點(diǎn)垂直AB射入磁場(chǎng),
由幾何關(guān)系知在磁場(chǎng)ABC區(qū)域內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R1m
由B1qv=m知:B1T
(3)分析知當(dāng)軌跡與邊界GH相切時(shí),對(duì)應(yīng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2最大,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示:

由幾何關(guān)系得:R2+=1
故半徑R2=(2?3)m
又B2qv=m
故B2T
所以B2應(yīng)滿足的條件為大于T。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

在xoy平面直角坐標(biāo)系的第Ⅰ象限有射線OA,OA與x軸正方向夾角為30°,如圖所示,OA與y軸所夾區(qū)域存在y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),其它區(qū)域存在垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng);有一帶正電粒子質(zhì)量m,電量q,從y軸上的P點(diǎn)沿著x軸正方向以大小為v0的初速度射入電場(chǎng),運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間沿垂直于OA方向經(jīng)過Q點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn),過y軸正半軸上的M點(diǎn)再次垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)。已知OP = h,不計(jì)粒子的重力。

⑴ 求粒子垂直射線OA經(jīng)過Q點(diǎn)的速度vQ;
⑵ 求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值;
⑶ 粒子從M點(diǎn)垂直進(jìn)入電場(chǎng)后,如果適當(dāng)改變電場(chǎng)強(qiáng)度,可以使粒子再次垂直O(jiān)A進(jìn)入磁場(chǎng),再適當(dāng)改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,可以使粒子再次從y軸正方向上某點(diǎn)垂直進(jìn)入電場(chǎng);如此不斷改變電場(chǎng)和磁場(chǎng),會(huì)使粒子每次都能從y軸正方向上某點(diǎn)垂直進(jìn)入電場(chǎng),再垂直O(jiān)A方向進(jìn)入磁場(chǎng)……,求粒子從P點(diǎn)開始經(jīng)多長時(shí)間能夠運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在圖所示的空間直角坐標(biāo)系所在的區(qū)域內(nèi),同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。已知從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入的質(zhì)子,穿過此區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn),則可以判斷此區(qū)域中E和B的方向可能是

A.E和B都沿y軸的負(fù)方向
B.E和B都沿x軸的正方向
C.E沿y軸正方向,B沿z軸負(fù)方向
D.E沿z軸正方向,B沿y軸負(fù)方向

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,虛線間空間存在由勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B組成的正交或平行的電場(chǎng)和磁場(chǎng),有一個(gè)帶正電小球(電量為+q,質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁混合場(chǎng)上方的某一高度自由落下,那么,在電磁混合場(chǎng)中帶電小球可能沿直線通過的有(    )

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,位于A板附近的放射源P連續(xù)釋放出質(zhì)量分別為m和2m、電荷量均為+q的a、b兩種粒子,它們從靜止開始經(jīng)極板A、B間電場(chǎng)加速后,沿中心軸線方向進(jìn)入平行極板M、N間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),飛出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后進(jìn)入右側(cè)的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后打在位于磁場(chǎng)邊界上的熒光屏上并產(chǎn)生光斑(熒光屏的下端位于中心軸線上).已知A、B問電壓為;極板M、N長為L,間距為,也板間電壓為,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里,磁場(chǎng)的左邊界與中心軸線垂直.不計(jì)粒子的重力及其相互間的作用.求

(1)兩種粒子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的初速度;
(2)兩種粒子離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離和偏轉(zhuǎn)角度的正切值;
(3)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),熒光屏上出現(xiàn)了兩個(gè)光斑,求這兩個(gè)光斑間的距離.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示為帶電平行板電容器.電容為c.板長為L,兩板間距離d,在PQ板的下方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一個(gè)電荷量為、質(zhì)量為m的帶電粒子以速度從上板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間.結(jié)果粒子恰好從下板右邊緣飛進(jìn)磁場(chǎng),然后又恰好從下板的左邊緣飛進(jìn)電場(chǎng).不計(jì)粒子重力.試求:

(1)板間勻強(qiáng)電場(chǎng)向什么方向?帶電粒子帶何種電荷?
(2)求出電容器的帶電量Q
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大。
(4)粒子再次從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度大小和方向.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,豎直放置的平行帶電導(dǎo)體板A、B和水平放置的平行帶電導(dǎo)體板C、D,B板上有一小孔,從小孔射出的帶電粒子剛好可從C、D板間左上角切入C、D板間電場(chǎng),已知C、D板間距離為d,長為2d,  UAB=UCD=U>0,在C、D板右側(cè)存在有一個(gè)垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m,電量為q的帶正電粒子由靜止從A板釋放,沿直線運(yùn)動(dòng)至B板小孔后貼近C板進(jìn)入C、D板間,最后能進(jìn)入磁場(chǎng)中。帶電粒子的重力不計(jì)。求:

(1)帶電粒子從B板小孔射出時(shí)的速度大小v0;
(2)帶電粒子從C、D板射出時(shí)的速度v大小和方向;
(3)欲使帶電粒子不再返回至C、D板間,右側(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小應(yīng)該滿足什么條件?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖在xoy坐標(biāo)內(nèi),在0≤x≤6m的區(qū)域存在以O(shè)N為界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2,磁場(chǎng)方向均垂直xoy平面,方向如圖,大小均為1T。在x>6m的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為×104V/m。一帶正電的粒子(不計(jì)重力),其比荷q/m=1.0×104C/kg,從A板靜止出發(fā),經(jīng)過加速電壓(電壓可調(diào))加速后從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入磁場(chǎng)B1。

(1)要使該帶電粒子經(jīng)過坐標(biāo)為(3,)的P點(diǎn)(P點(diǎn)在ON線上),求最大的加速電壓U0;
(2)滿足第(1)問加速電壓的條件下,粒子再次通過x軸時(shí)到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離和速度大;
(3)粒子從經(jīng)過O點(diǎn)開始計(jì)時(shí),到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(14分)如圖所示,豎直平面內(nèi)有兩光滑金屬圓軌道,平行正對(duì)放置,直徑均為d,電阻不計(jì)。某金屬棒長L、質(zhì)量m、電阻r,放在圓軌道最低點(diǎn)MM' 處,與兩導(dǎo)軌剛好接觸。兩圓軌道通過導(dǎo)線與電阻R相連?臻g有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,F(xiàn)使金屬棒獲得垂直紙面向里的初速度vo,當(dāng)其沿圓軌道滑到最高點(diǎn)NN' 處時(shí),對(duì)軌道恰無壓力(滑動(dòng)過程中金屬棒與圓軌道始終接觸良好)。重力加速度為g,求:

(1)金屬棒剛獲得垂直紙面向里的初速度時(shí),判斷電阻R中電流的方向;
(2)金屬棒到達(dá)最高點(diǎn)NN' 處時(shí),電路中的電功率;
(3)金屬棒從MM' 處滑到NN' 處的過程中,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。       

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