如圖所示,在x軸下方的區(qū)域內(nèi)存在+y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E。在x軸上方以原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直于xoy平面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。-y軸上的A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為d,一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)電場(chǎng)加速后從O點(diǎn)射入磁場(chǎng),不計(jì)粒子的重力。
(1)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r;
(2)要使粒子進(jìn)人磁場(chǎng)之后不再經(jīng)過x軸,求電場(chǎng)強(qiáng)度的取值范圍;
(3)改變電場(chǎng)強(qiáng)度,使得粒子經(jīng)過x軸時(shí)與x軸成θ=300的夾角,求此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t及經(jīng)過x軸的位置坐標(biāo)值x0。
解析試題分析:(1)粒子在電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能定理得:qEd=mv2…①
粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng),有:…②
解得粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑:…③
(2)設(shè)場(chǎng)強(qiáng)為E0時(shí),粒子離開磁場(chǎng)后恰好不再經(jīng)過x軸,則離開場(chǎng)時(shí)的速度方向與x軸平行,運(yùn)動(dòng)情況如圖(甲),易得:
R=r…④
由③、④式解得:…⑤
因此,場(chǎng)強(qiáng)的范圍:E≥…⑥
(3)粒子運(yùn)動(dòng)情況如圖(乙),由幾何關(guān)系可得:α=120°…⑦
粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為:…⑧
粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為:…⑨
聯(lián)立②⑥⑦⑧可得: ⑩
由圖可得粒子經(jīng)過x軸時(shí)的位置橫坐標(biāo)值為:x0=2Rcos30°=R
考點(diǎn):帶電粒子在電場(chǎng)中的加速及在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
把q1=-2.0×10-9C的檢驗(yàn)電荷放入點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)中的P點(diǎn),測(cè)得q1所受電場(chǎng)力大小為1.0×10-6N。若移走q1,而在P點(diǎn)放置一個(gè)q2=+1.2×10-8C的點(diǎn)電荷,則q2所受電場(chǎng)力大小為_________N,此時(shí)Q在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為__________N/C
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題
如圖所示,A、B兩點(diǎn)相距0.1m,AB連線與電場(chǎng)線的夾角θ=60°,勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=100V/m,則A、B間電勢(shì)差UAB=__________V。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路,、為兩正對(duì)的圓形金屬板,兩板間距為,板的半徑為,且。當(dāng)板正中受一頻率為的細(xì)束紫外線照射時(shí),照射部位發(fā)射沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子,形成光電流,從而引起電流表的指針偏轉(zhuǎn)。已知普朗克常量h、電子電荷量e、電子質(zhì)量m。
(1)若閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑片P逐漸增大極板間電壓,可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小。當(dāng)電壓表示數(shù)為時(shí),電流恰好為零。求:
①金屬板N的極限頻率;
②將圖示電源的正負(fù)極互換,同時(shí)逐漸增大極板間電壓,發(fā)現(xiàn)光電流逐漸增大,當(dāng)電壓達(dá)到之后,電流便趨于飽和。求此電壓。
(2)開關(guān)S斷開,在MN間加垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度,也能使電流為零,求磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少為多大時(shí),電流為零。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,MN為絕緣板,CD為板上兩個(gè)小孔, AO為CD的中垂線,在MN的下方有勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向外(圖中未畫出),質(zhì)量為電荷量為的粒子(不計(jì)重力)以某一速度從A點(diǎn)平行于MN的方向進(jìn)入靜電分析器,靜電分析器內(nèi)有均勻輻向分布的電場(chǎng)(電場(chǎng)方向指向O點(diǎn)),已知圖中虛線圓弧的半徑為R,其所在處場(chǎng)強(qiáng)大小為E,若離子恰好沿圖中虛線做圓周運(yùn)動(dòng)后從小孔C垂直于MN進(jìn)入下方磁場(chǎng)。
(1)求粒子運(yùn)動(dòng)的速度大;
(2)粒子在MN下方的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),于 MN板O點(diǎn)發(fā)生一次碰撞,碰后以原速率反彈,且碰撞時(shí)無(wú)電荷的轉(zhuǎn)移,之后恰好從小孔D進(jìn)入MN上方第二象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),從A點(diǎn)射出磁場(chǎng),求MN上下兩區(qū)域磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為多少?
(3)粒子從A點(diǎn)出發(fā)后,第一次回到A點(diǎn)所經(jīng)過的總時(shí)間為多少?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,在坐標(biāo)系右側(cè)存在一寬度為、垂直紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B;在左側(cè)存在與y軸正方向成角的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)粒子源能釋放質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,粒子的初速度可以忽略。粒子源在點(diǎn)P(,)時(shí)發(fā)出的粒子恰好垂直磁場(chǎng)邊界EF射出;將粒子源沿直線PO移動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí),所發(fā)出的粒子恰好不能從EF射出。不計(jì)粒子的重力及粒子間相互作用力。求:
(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度;
(2)粒子源在Q點(diǎn)時(shí),粒子從發(fā)射到第二次進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)間。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(8分)如圖,在區(qū)域I分布有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)大小為為E,區(qū)域II分布有垂直xoy向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,兩區(qū)寬度相同,有一個(gè)質(zhì)子從I區(qū)的左側(cè)垂直邊界入射,恰好垂直II區(qū)右邊界射出,求質(zhì)子的入射速度。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(14分)如圖1所示,真空中相距d=5cm的兩塊平行金屬板A、B與電源連接(圖中未畫出),其中B板接地(電勢(shì)為零),A板電勢(shì)變化的規(guī)律如圖2所示。 將一個(gè)質(zhì)量2X10-27kg,電量q=+1.6X10-19c的帶電粒子從緊臨B板處釋放,不計(jì)重力。
求:(1)在時(shí)刻釋放該帶電粒子,釋放瞬間粒子加速度的大;
(2)若A板電勢(shì)變化周期T=1.0X10-5s,在時(shí)將帶電粒子從緊臨B板處無(wú)初速釋放,粒子到達(dá)A板時(shí)速度的大;
(3)A板電勢(shì)變化頻率多大時(shí),在t=T/4到t=T/2時(shí)間內(nèi)從緊臨B板處無(wú)初速釋放該帶電粒子,粒子不能到達(dá)A板。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題
(16分)如圖甲所示,M和N是相互平行的金屬板,OO1O2為中線,O1為板間區(qū)域的中點(diǎn),P是足夠大的熒光屏.帶電粒子連續(xù)地從O點(diǎn)沿OO1方向射入兩板間.
(1)若只在兩板間加恒定電壓U,M和N相距為d,板長(zhǎng)為L(zhǎng)(不考慮電場(chǎng)邊緣效應(yīng)).若入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子,試求能打在熒光屏P上偏離點(diǎn)O2最遠(yuǎn)的電子的動(dòng)能.
(2)若兩板間只存在一個(gè)以O(shè)1點(diǎn)為圓心的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T,兩板間距d=cm,板長(zhǎng)L=1.0cm,帶電粒子質(zhì)量m=2.0×10-25kg,電量q=8.0×10-18C,入射速度v =×105m/s.若能在熒光屏上觀察到亮點(diǎn),試求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r,并確定磁場(chǎng)區(qū)域的半徑R應(yīng)滿足的條件.
(3)若只在兩板間加如圖乙所示的交變電壓u,M和N相距為d,板長(zhǎng)為L(zhǎng)(不考慮電場(chǎng)邊緣效應(yīng)).入射粒子是電量為e、質(zhì)量為m的電子.某電子在t0=時(shí)刻以速度v0射入電場(chǎng),要使該電子能通過平行金屬板,試確定U0應(yīng)滿足的條件.
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