16.如圖所示,A、B兩板間距為d1=0.04m,板間電勢(shì)差為U1=2×103V,C、D兩板間距離d2=0.40m,C、D兩板板長(zhǎng)均為L(zhǎng)=1.0m,兩板間加一恒定電壓U2(C板電勢(shì)高).在S處有一電量為q=8×10-5C、質(zhì)量為m=2×10-6C的帶正電粒子,無(wú)初速釋放,經(jīng)A、B間電場(chǎng)加速又經(jīng)C、D間電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后直接進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感強(qiáng)度為B=100T,不計(jì)重力影響.欲使該帶電粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后,飛回C、D兩板間,恰打在D板的左邊緣.求:
(1)該帶電粒子以多大的初速度飛入C、D兩板間?
(2)C、D兩板間電勢(shì)差U2
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度b至少為多少?

分析 (1)粒子在A、B間做加速運(yùn)動(dòng),由動(dòng)能定理可以求出粒子的速度.
(2)粒子在C、D間做類平拋運(yùn)動(dòng),粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,應(yīng)用類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓第二定律求出電勢(shì)差.
(3)根據(jù)幾何知識(shí)求出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度.

解答 解:(1)AB加速階段,由動(dòng)能定理得:qU1=$\frac{1}{2}$mv02-0…①
代入數(shù)據(jù)解得:v0=400 m/s…②,
(2)粒子在C、D間偏轉(zhuǎn),帶電粒子作類平拋運(yùn)動(dòng),
運(yùn)動(dòng)時(shí)間:t1=$\frac{L}{{v}_{0}}$,代入數(shù)據(jù)解得:t1=2.5×10-3s…③
側(cè)移量:y1=$\frac{1}{2}$at12=$\frac{1}{2}$$\frac{q{U}_{2}}{m1nj5pz1_{2}}$t12…④
設(shè)在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,偏轉(zhuǎn)角為θ?
則:tanθ=$\frac{{v}_{y}}{{v}_{0}}$=$\frac{a{t}_{1}}{{v}_{0}}$=$\frac{q{U}_{2}}{mdhbtbn3_{2}}$×$\frac{L}{{v}_{0}^{2}}$=$\frac{{U}_{2}L}{2{U}_{1}1vnfvzt_{2}}$…⑤
粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$…⑥
得粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑:R=$\frac{mv}{qB}$…⑦
磁場(chǎng)中向上側(cè)移量:h=2Rcosθ=$\frac{2mvcosθ}{qB}$=$\frac{2m{v}_{0}}{qB}$,代入數(shù)據(jù)解得:h=0.2m…⑧
由$\frac{djvl9th_{2}}{2}$-y1+h+y1=$\frac{1}{2}$a(2t12=4y1…⑨,
代入數(shù)據(jù)解得:y1=0.1m…⑩
代入④式解得:U2=320V…(11)
(3)把U2=320V,代入⑤式解得:tanθ=0.2…(12)
v=$\frac{{v}_{0}}{cosθ}$=$\frac{\sqrt{26}}{5}$v0=80$\sqrt{26}$m/s…(13)
代入⑦式和幾何關(guān)系::b=R+Rsinθ=$\frac{mv}{qB}$(1+sinθ),
代入數(shù)據(jù)解得:b=0.02($\sqrt{26}$+1)m;
答:(1)該帶電粒子以400m/s的初速度飛入C、D兩板間;
(2)C、D兩板間電勢(shì)差U2為320V;
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度b至少為0.02($\sqrt{26}$+1)m.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了粒子在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),分析清楚粒子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是正確解題的前提與關(guān)鍵,應(yīng)用動(dòng)能定理、類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、牛頓第二定律即可正確解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.某人以速度v在路燈下勻速前進(jìn),則該人頭部的影子在水平地面的運(yùn)動(dòng)情況是( 。
A.勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)
C.加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)D.勻速直線運(yùn)動(dòng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.下列說(shuō)法不正確的是( 。
A.最早提出光的電磁說(shuō)的科學(xué)家是麥克斯韋
B.最早提出光的電磁說(shuō)的科學(xué)家是赫茲
C.提出光的電磁說(shuō)的理論基礎(chǔ)是理論上得出電磁波在真空中的速度和光速非常接近
D.提出光的電磁說(shuō)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是電磁波存在的證實(shí)并發(fā)現(xiàn)電磁波真空中的速度和光速確實(shí)相同

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

4.如圖所示,電路中電源電壓u=311sin 100πt(V),A、B間接有“220V 440W”的電暖寶、“220V 220W”的抽油煙機(jī)、交流電壓表及保險(xiǎn)絲.下列說(shuō)法正確的是( 。
A.此交流電的頻率為50 Hz
B.交流電壓表的示數(shù)為311 V
C.電暖寶的發(fā)熱功率是抽油煙機(jī)發(fā)熱功率的2倍
D.1 min抽油煙機(jī)消耗的電能為1.32×104 J

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

11.(1)使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)分析物體運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)中,有如下步驟:
A.把電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在帶滑輪的木板上
B.安好紙帶
C.放開(kāi)紙帶讓物體帶著紙帶運(yùn)動(dòng)
D.接通6V交流電源
E.按下開(kāi)關(guān),進(jìn)行打點(diǎn)
把這些步驟正確的排列,其順序?yàn)锳BDEC
(2)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,如圖示為一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T=0.1S,則C點(diǎn)的瞬時(shí)速度為2.0 m/s,(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.如圖是傾角θ=30°的光滑絕緣斜面在紙面內(nèi)的截面圖.一長(zhǎng)為L(zhǎng)質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直紙面放在斜面上,現(xiàn)給導(dǎo)體棒通入電流強(qiáng)度為I,并在垂直于導(dǎo)體棒的平面內(nèi)加勻強(qiáng)磁場(chǎng),要使導(dǎo)體棒靜止在斜面上,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,則下說(shuō)法正確的是( 。
A.所加磁場(chǎng)方向與x軸正方向的夾角α的范圍應(yīng)為90°≤α<240°
B.所加磁場(chǎng)方向與x軸正方向的夾角α的范圍應(yīng)為0°≤α<150°
C.所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為$\frac{\sqrt{3}mg}{2IL}$
D.所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為$\frac{mg}{2IL}$

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

8.如圖所示的電路中,輸入電壓U恒為12V,燈泡L上標(biāo)有“6V、12W”字樣,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM=0.50Ω.若燈泡恰能正常發(fā)光,以下說(shuō)法中正確的是( 。
A.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為12WB.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為12W
C.電動(dòng)機(jī)的熱功率為12WD.整個(gè)電路消耗電功率為22W

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

5.如圖所示,直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi),在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)為B,方向垂直xOy平面向里;在水平的x軸上方存在勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為E,電場(chǎng)線平行于y軸(圖中未畫出).一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,從y軸上的A點(diǎn)水平向右飛出,經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),從x軸上的N點(diǎn)第一次離開(kāi)磁場(chǎng),MN之間的距離為L(zhǎng),小球過(guò)M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸的方向夾角為θ.不計(jì)粒子的重力和空氣阻力.求
(1)粒子的電性和電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向;
(2)粒子從A點(diǎn)飛出時(shí)初速度v0的大。
(3)A點(diǎn)到x軸的高度h.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.如圖所示,小球A、B的質(zhì)量分別是m和2m,用輕質(zhì)彈簧相連,然后用輕繩懸掛而靜止,在剪斷細(xì)繩的一瞬間,A、B的加速度分別是(  )
A.aA=0,aB=0B.aA=g,aB=2gC.aA=0,aB=3gD.aA=3g,aB=0

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案