Processing math: 100%
11.如圖所示為一個水平放置的平行板電容器,兩板電壓U=2V,兩板距離d=10cm,兩板間有磁感應強度B1=2T的勻強磁場,方向垂直紙面向里,一帶正電的粒子(不計重力)比荷為qm=25c/kg,從左邊射入,恰好沿水平直線AC運動,從右邊射出并垂直MN進入以MN、PQ兩豎直線為邊界的勻強電場,已知電場強度E=20N/C,方向豎直向下,MN、PQ的距離為L=20cm.在PQ的右邊有垂直紙面向里的勻強磁場B2=4T,KG是平行PQ的擋板,KG與PQ的距離S=20cm,粒子打在擋板上后被吸收.
(1)試問電容器的上下板哪板電勢高?求粒子離開MN時的速度大�。�
(2)求粒子進入B2后在B2中運動的時間.
(3)為使粒子打不到檔板KG上,檔板與PQ的距離至少為多少?

分析 (1)帶正電的粒子在平行板電容器間做勻速直線運動,電場力與洛侖茲力平衡,根據(jù)左手定則,洛侖茲力向上,根據(jù)平衡條件,電場力向下,故可以確定上面的極板帶正電荷;
(2)進入電場后,做類似平拋運動,根據(jù)分運動公式列式求解末速度大小和方向;在磁場中,洛侖茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律列式求解軌道半徑,畫出運動軌跡,得到運動時間;
(3)考慮臨界情況,粒子軌跡與KG相切,結合幾何關系列式分析即可.

解答 解:(1)粒子做勻速直線運動,電場力向下,故上板帶正電荷,電勢高;
粒子沿AC勻速運動,洛倫茲力等于電場力,有:B1qv1=qE1
其中:E1=Urzfdtr8,
代入數(shù)據(jù)得:v1=10m/s;
(2)粒子在電場中類平拋,有:l=v1t1,
vF=at1=qEmt1,
得:vy=10m/s,
進入B2的速度為:v2=v21+v2y=102m/s,
與PQ的夾角為:θ=π4,
在磁場中運動,洛倫茲力提供向心力,有:B2qv2=mv22r
代入數(shù)據(jù)解得半徑為:r=210m,
軌跡如圖,圓心角α=π2,
運動時間為:t2=πr2v2=π200s=1.57×102s;
(3)當KG與粒子在磁場中運動軌跡恰好相切時:
S=r+rsinπ4=2+110m=0.2414m=24.14m,
即KG與PQ的最小距離為24.14m;
答:(1)電容器的上板電勢高,粒子離開MN時的速度大小為10m/s.
(2)粒子進入B2后在B2中運動的時間為1.57×10-2s.
(3)為使粒子打不到檔板KG上,檔板與PQ的距離至少為24.14m.

點評 本題關鍵是明確粒子的受力情況和運動情況,分勻速直線運動、類似平拋運動和勻速圓周運動進行分析,畫出軌跡,結合幾何關系分析,不難.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

1.物體做勻加速直線運動,初速度v0=4m/s,加速度為a=2m/s2,求:
(1)物體前2秒時間內(nèi)的位移大小;
(2)物體第4秒內(nèi)的平均速度大小.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.三根平行的長直通電導線,分別通過一個直角三角形的三個頂點且與三角形所在平面垂直,如圖所示,θ=30°,O為斜邊的中點,已知直線電流在某點產(chǎn)生的磁場,其磁感應強度B的大小與電流強度成正比,與點到通電導線的距離r成反比,已知I3=2I1=2I2,I1在O點產(chǎn)生的磁場感應強度大小為B,則關于O點的磁感應強度,下列說法正確的是( �。�
A.2B,沿OC方向B.2B,垂直AC向右C.23B,垂直AC向右D.0

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.某宇航員登上一自轉周期為T的星球后,進行了以下操作,他在該星球的赤道上用一彈簧秤測得一物體的重力大小為G1;在該星球的兩極處測得該物體的重力大小為G2.已知引力常量為G,則星球的密度為( �。�
A.3πG2GG2G1T2B.3πG2G1GG2T2
C.3πG2GG1T2D.3πG1GG2T2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

6.如圖所示,在xoy平面直角坐標系中,直線PQ與y軸成θ=45°角,且OP=L,第一象限分布著垂直紙面向外的勻強磁場,另外三個象限分布著垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小都為B,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電微粒從P點沿PQ方向射出,不計微粒的重力.求:
(1)若在第一象限加一勻強電場可使微粒從P點以v0的初速度沿PQ直線到達Q點,求勻強電場場強E的大小和方向;
(2)撤去電場,微粒從P點出發(fā)第一次經(jīng)過x軸恰經(jīng)過原點O,則微粒從P點出發(fā)到達Q點所用的時間t;
(3)撤去電場,微粒從P點出發(fā)經(jīng)過坐標原點O到達Q點所對應的初速度v′.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.如圖所示,在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)分別存在與紙面垂直的勻強磁場,MN為兩區(qū)域的分界線,一帶電粒子沿著弧線apd由區(qū)域Ⅰ運動到區(qū)域Ⅱ.已知ap段的弧長大于pb段的弧長,帶電粒子僅受到磁場力的作用.下列說法正確的是( �。�
A.區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的磁感應強度方向相反
B.粒子在區(qū)域Ⅱ中的速率小于在區(qū)域Ⅰ中的速率
C.區(qū)域Ⅰ的磁感應強速小于Ⅱ的磁感應強度
D.粒子在ap段的運動時間大于在pb段的運動時間

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

3.如圖所示,相距為d的平行金屬板M、N間存在勻強電場和垂直紙面向里、磁感應強度為B0的勻強磁場;在xOy直角坐標系平面內(nèi),第一象限有沿y軸負方向場強為E的勻強電場,第四象限有垂直坐標軸向外的半圓形勻強磁場ODC.一質(zhì)量為m、帶電量為q的正離子(不計重力)以初速度v0沿平行于金屬板方向射入兩板間并做勻速直線運動,從P點垂直y軸進入第一象限,經(jīng)過x軸上的A點射出電場磁場.已知離子過A點時的速度方向與x軸成45°角,且A為半圓形磁場的圓心.求:
(1)金屬板M、N間的電壓U;
(2)離子運動到A點時的速度v的大小和由P點運動到A點所需要的時間t;
(3)試討論離子不從半圓形勻強磁場的圓弧ODC射出的磁感應強度B的取值范圍.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

20.如圖所示,水平地面上方分布著水平向右的勻強電場,有-14圓弧形的絕緣硬質(zhì)管豎直固定在勻強電場中.圓心與管口在同一水平線上,管的半徑為R,下端管口切線水平,離水平地面的距離為h,有一質(zhì)量為m的帶正電(+q)小球從管的上端口A由靜止釋放,小球與管間摩擦不計,小球從下端管口飛出時,對管壁壓力為4mg,求:
(1)小球運動到管口B時的速度大��;
(2)勻強電場的場強;
(3)若R=0.3m,h=5.0m,小球著地點與管的下端口B的水平距離.(g=10m/s2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

1.如圖初速為零的電子經(jīng)加速電場加速后,垂直射入偏轉電場,射出時偏轉位移為d,若要使d增大些,下列哪些措施是可行的(  )
A.增大偏轉電場極板間距離B.增大加速電壓U0
C.增大偏轉電壓UD.增大偏轉電場的極板長度

查看答案和解析>>

同步練習冊答案