如圖甲所示,高h、長L的光滑絕緣正方形臺面上加有一豎直向下、磁感應(yīng)強度B的勻強磁場.在臺面右側(cè)接著一個與內(nèi)側(cè)邊線對齊、每板寬為d(d<)的平行板電容器(電容器有光滑絕緣的底部),右板接電源的正極,左板接電源負極,現(xiàn)有質(zhì)量為m、電量為+q的一群粒子(視為質(zhì)點)從靠近右板在底部由靜止釋放,通過左板的小孔進入磁場,不計一切阻力,重力加速度取g.求:
(1)若取電容器的電壓為U,求這些帶電粒子在磁場中運動的半徑;
(2)若要求這些粒子都從臺面右側(cè)射出,則電容器的電壓應(yīng)滿足什么條件?
(3)在地面上建立如圖坐標系,當時,在圖乙中畫出這些粒子落地時在這個坐標系中
的痕跡(要求寫出計算說明的過程并大致標明痕跡的位置)。
解:(1)在電容器中,根據(jù)動能定理,有: ①(2分)
在磁場中,根據(jù)洛牛頓第二定律,有: ②(2分)
①②聯(lián)立得粒子運動的半徑為: ③(2分)
(2)當在電容器底部外側(cè)經(jīng)加速的粒子恰好能從臺面的外側(cè)相切射出時,粒子的半徑最大,如圖所示.
即 ④(2分)
④代入③解得: ⑤(1分)
當U>0,在電容器內(nèi)側(cè)粒子,那怕不能一次在磁場中從臺面右側(cè)射出,也可以再進入電容器減速至底部右側(cè),又再重新加速進入磁場,多周后也能從臺面右側(cè)射出。(2分)
故電容器的電壓滿足的條件為:。 (1分)
(3)把代入③得粒子運動的半徑為: (1分)
說明當粒子從電容器遠側(cè)射入磁場時,粒子從臺面右側(cè)中點射出,當粒子從電容器近側(cè)射入磁場時,粒子從臺面距中點為d處射出。 (1分)
粒子從臺面右側(cè)射出后做平拋運動,設(shè)它的落地時間為t。
由,得: (1分)
粒子水平位移 (1分) ks5u
至此可作得這些粒子落地時的軌跡如下圖所示中的PQ連線。(2分)
科目:高中物理 來源: 題型:
L |
2 |
qB 2L 2 |
32m |
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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
mec2 |
h |
232 90 |
233 90 |
233 92 |
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科目:高中物理 來源:全國各地重點中學(xué)聯(lián)考、高考物理模擬試卷壓軸題精選一百道 題型:038
如圖甲所示,兩個足夠長且電阻不計的光滑金屬軌道,間距L=1 m,在左端斜軌道部分高h=1.25 m處放置一金屬桿a,斜軌道與平直軌道區(qū)域以光滑圓弧連接,在平直軌道右端放置另一金屬桿b,桿a、b的電阻分別為Ra=2 Ω、Rb=4 Ω.在平面軌道區(qū)域有豎直向上的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=2 T,現(xiàn)桿b以初速度v0=5 m/s開始向左滑動,同時由靜止釋放桿a.從a下滑到水平軌道時開始計時,a、b桿運動的速度-時間圖象如圖乙所示.其中ma=2 kg,mb=1 kg,g=10 m/s2,以a的運動方向為正.求:
(1)當桿a在水平軌道上的速度為3 m/s時,桿b的加速度為多少?
(2)在整個運動過程中桿b上產(chǎn)生的焦耳熱.
(3)桿a在斜軌道上運動的時間內(nèi)桿b向左移動的距離.
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科目:高中物理 來源: 題型:
如圖甲所示,高h、長L的光滑絕緣正方形臺面上加有一豎直向下、磁感應(yīng)強度B的勻強磁場.在臺面右側(cè)接著一個與內(nèi)側(cè)邊線對齊、每板寬為d(d<)的平行板電容器(電容器有光滑絕緣的底部),右板接電源的正極,左板接電源負極,現(xiàn)有質(zhì)量為m、電量為+q的一群粒子(視為質(zhì)點)從靠近右板在底部由靜止釋放,通過左板的小孔進入磁場,不計一切阻力,重力加速度取g.求:
(1)若取電容器的電壓為U,求這些帶電粒子在磁場中運動的半徑;
(2)若要求這些粒子都從臺面右側(cè)射出,則電容器的電壓應(yīng)滿足什么條件?
(3)在地面上建立如圖坐標系,當時,在圖乙中畫出這些粒子落地時在這個坐標系中
的痕跡(要求寫出計算說明的過程并大致標明痕跡的位置)。
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