10.如圖所示,一帶電微粒質(zhì)量為m=2.0×10-11kg、電荷量q=+1.0×10-5C,從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100V的電場加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中,微粒射出電場時的偏轉(zhuǎn)角θ=60°,并接著沿半徑方向進(jìn)入一個垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,微粒射出磁場時的偏轉(zhuǎn)角也為θ=60°.已知偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長L=2cm,圓形勻強(qiáng)磁場的半徑R=10$\sqrt{3}$cm,重力忽略不計.求:

(1)帶電微粒經(jīng)U1=100V的電場加速后的速率;
(2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度E;
(3)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。

分析 (1)根據(jù)動能定理求解帶電微粒經(jīng)U1=100V的電場加速后的速率;
(2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受電場力作用,做類平拋運動,運用運動的分解法研究:在水平方向微粒做勻速直線運動,在豎直方向做勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合求解電場強(qiáng)度.
(2)帶電微粒進(jìn)入磁場后做勻速圓周運動,軌跡對應(yīng)的圓心角就等于速度的偏向角,作出軌跡,得到軌跡的圓心角,由幾何知識求出軌跡半徑,由牛頓第二定律求解磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。

解答 解:(1)帶電微粒經(jīng)加速電場加速后速度為v1
根據(jù)動能定理:qU1=$\frac{1}{2}$mv12-0…①
代入數(shù)據(jù)解得:v1=1×104m/s…②;
(2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受電場力作用,做類平拋運動.
在水平方向微粒做勻速直線運動.水平方向:v1=$\frac{L}{t}$…③
帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運動,加速度為a,出電場時豎直方向速度為v2
豎直方向:a=$\frac{qE}{m}$  v2=at   ④
由幾何關(guān)系:tanθ=$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}$…⑤
代入數(shù)據(jù)解得:E=10000V/m…⑥
(3)設(shè)帶電粒子進(jìn)磁場時的速度大小為v,
則v=$\frac{{v}_{1}}{cosθ}$,
代入數(shù)據(jù)解得:v=2×104m/s…⑦
由粒子運動的對稱性可知,入射速度方向過磁場區(qū)域圓心,
則出射速度反向延長線過磁場區(qū)域圓心,粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示
則軌跡半徑為:r=Rtan60°,解得:r=0.3m…⑧
由牛頓第二定律得:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$…⑨
代入數(shù)據(jù)解得:B=0.13T  ⑩;
答:(1)帶電微粒經(jīng)U1=100V的電場加速后的速率為1×104m/s;
(2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度E為10000V/m;
(3)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.13T.

點評 本題的難點是作出粒子的運動軌跡,根據(jù)幾何知識得到軌跡半徑與磁場邊界半徑的關(guān)系.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖所示,在?=0.1的水平面上向右運動的物體,質(zhì)量為20kg,在運動過程中,還受到一個水平向左大小為10N的拉力作用,則下列說法正確的是(g=10N/kg)( 。
A.物體之所以向右運動是因為受到一個向右的力
B.木塊受到的重力與木塊對桌面的壓力是一對平衡力
C.木塊受到的彈力是由于木塊底部形變造成的
D.物體受到滑動摩擦力為:20N,向左

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.質(zhì)量為1kg的物體與水平面間的摩擦力為5N,在10N的水平力作用下由靜止開始前進(jìn)2m后撤去外力,再前進(jìn)1m,此時物體仍在運動,其速度為多大?物體最終將停止運動,其經(jīng)過的全部位移多大?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.A的質(zhì)量m1=4m,B的質(zhì)量m2=m,斜面固定在水平地面上,開始時將B按在地面上不動,然后放手,讓A沿斜面下滑而B上升.A與斜面無摩擦,如圖,當(dāng)A沿斜面下滑s距離后,細(xì)線突然斷了.求
(1)細(xì)線斷前A、B的加速度大小是多少.
(2)細(xì)線斷時B的速度多大.
(3)細(xì)線斷后B上升的最大高度是多少.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.如圖甲所示,在線圈l1中通入電流i1后,在l2上產(chǎn)生感應(yīng)電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,l1、l2中電流正方向如圖甲中箭頭,則通入線圈l1中的電流i1隨時間變化的圖線是如圖中的( 。
A.B.C.D.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.現(xiàn)在傳送帶傳送貨物已被廣泛地應(yīng)用,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖.緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1m/s運行,一質(zhì)量為m=4kg的物體被無初速度地放在A處,傳送帶對物體的滑動摩擦力使物體開始做勻加速直線運動,隨后物體又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動.設(shè)物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離L=2m,g取10m/s2.求
(1)物體在傳送帶上運動的時間;
(2)如果提高傳送帶的運行速率,物體就能被較快地傳送到B處,求傳送帶對應(yīng)的最小運行速率.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.如圖所示,足夠長的長木板A靜止在光滑的水平地面上,質(zhì)量為1kg的物體B以v0=3m/s水平速度沖上A,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上.若從B沖到木板A上到相對木板A靜止這段時間內(nèi)摩擦力對長木板的沖量大小為2N•s,則A、B最后的共同速度及長小板的質(zhì)量分別為( 。
A.1m/s 1kgB.1m/s 2kgC.2m/s 1kgD.2m/s 2kg

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

19.圖1為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖.砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮。?br />
(1)試驗中,為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度,使細(xì)線與長木板平行.接下還需要進(jìn)行的一項操作是B
A.將長木板水平放置,讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶,給打點計時器通電,調(diào)節(jié)m的大小,使小車在砂和砂桶的牽引下運動,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動.
B.將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶,撤去砂和砂桶,給打點計時器通電,輕推小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動.
C.將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨,撤去紙帶以及砂和砂桶,輕推小車,觀察判斷小車是否做勻速運動.
(2)圖2是試驗中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點,相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出.量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm.已知打點計時器的工作頻率為50Hz,則小車的加速度a=0.43m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.關(guān)于電場場強(qiáng)的概念,下列說法正確的是( 。
A.由E=$\frac{F}{q}$可知,某電場的場強(qiáng)E與q成反比,與F成正比
B.正負(fù)試探電荷在同一點受到的電場力方向相反,所以某一點場強(qiáng)方向與試探電荷的正負(fù)有關(guān)
C.電場中某一點的場強(qiáng)與放入該點的試探電荷正負(fù)無關(guān)
D.電場中某一點不放試探電荷時,該點場強(qiáng)等于零

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案