如圖所示，一個(gè)初速度為零的帶正電的粒子經(jīng)過M、N兩平行板間電場加速后，從N板上的孔射出，當(dāng)帶電粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，長方形ABCD區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大小不變、方向垂直于紙面且更替變化的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4 T，每經(jīng)過t=×10-3 s，磁場方向變化一次.粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的磁場方向指向紙外，在Q處有一靜止的中性粒子，P、Q間的距離s=3.0 m,PQ直線垂直平分AB、CD.已知d=1.6 m，帶電粒子的比荷為1.0×104 C/kg，不計(jì)重力.求：

（1）加速電壓為200 V時(shí)帶電粒子能否與中性粒子碰撞？

（2）畫出其軌跡；

（3）要使帶電粒子與中性粒子碰撞，加速電壓的最大值為多大？

（1）設(shè)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑為r，周期為T.

有T==×10-3 s=2t

即磁場改變一次方向，粒子正好運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，又由動(dòng)能定理，對粒子在M、N之間加速時(shí)有

qU=mv2

粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)有qvB=，得r===0.5 m

由于s=3.0 m=6r,帶電粒子能與中性粒子相碰.

（2）其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖

（3）要使帶電粒子能與中性粒子相碰，應(yīng)滿足s=n·2r(n為正整數(shù))且粒子不能打在BC或AD邊界上

即要求r≤,代入數(shù)據(jù)知，當(dāng)n=2時(shí)，rmax=0.75 m

則Umax==450 V.


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，一個(gè)初速度為零的帶正電的粒子經(jīng)過MN兩平行板間電場加速后，從N板上的孔射出，當(dāng)帶電粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，長方形abcd的區(qū)域內(nèi)開始加一大小不變、方向垂直于紙面且方向交替變化的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T．每經(jīng)過t=
π
4
×10-3s，磁場方向變化一次，且當(dāng)粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)磁場的方向指向紙外．在Q處有一靜止的中性粒子，PQ間距離s=3.0m，PQ直線垂直平分ab、cd．已知長方形abcd區(qū)域的寬度D=1.6m，帶電粒子的荷質(zhì)比
q
m
=1.0×104C/kg，不計(jì)重力．
（1）試通過計(jì)算說明，當(dāng)加速電壓為U=200V時(shí)，帶電粒子能否與中性粒子碰撞？
（2）要使該帶電粒子能與位于Q處的中性粒子的碰撞，試求加速電壓的最大值Umax．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，一個(gè)初速度為零的帶電粒子經(jīng)電壓U1的加速電場加速后，沿垂直于偏轉(zhuǎn)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場．已知偏轉(zhuǎn)電場兩平行板間的電勢差為U2，極板長為L，兩板間的距離為d，帶電粒子通過偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為θ．試證明：tanθ=
U2 L2U 1 d
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，一個(gè)初速度為零的帶正電粒子從M板開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過MN兩平行板間的電場加速后，從N板上的小孔射入長方形區(qū)域abcd.當(dāng)帶電粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，長方形區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大小不變、方向垂直于紙面且方向交替變化的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4 T，每經(jīng)過t=×10-3 s磁場方向變化一次，粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)磁場方向恰指向紙外，在Q處有一個(gè)靜止的中性粒子，P、Q間距離PQ=3.0 m，直線PQ垂直平分ab、cd.已知c、d相距D=1.5 m，帶電粒子的比荷=1.0×104 C/kg，重力不計(jì)，求：

(1)如果加速電壓U=200 V，帶電粒子能否與中性粒子碰撞?

(2)能使帶電粒子與中性粒子碰撞，加速電壓的最大值是多少.

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科目：高中物理 來源：2004-2005學(xué)年江蘇省蘇州市高三（下）教學(xué)調(diào)研物理試卷（解析版） 題型：解答題

如圖所示，一個(gè)初速度為零的帶正電的粒子經(jīng)過MN兩平行板間電場加速后，從N板上的孔射出，當(dāng)帶電粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，長方形abcd的區(qū)域內(nèi)開始加一大小不變、方向垂直于紙面且方向交替變化的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T．每經(jīng)過s，磁場方向變化一次，且當(dāng)粒子到達(dá)P點(diǎn)時(shí)磁場的方向指向紙外．在Q處有一靜止的中性粒子，PQ間距離s=3.0m，PQ直線垂直平分ab、cd．已知長方形abcd區(qū)域的寬度D=1.6m，帶電粒子的荷質(zhì)比=1.0×104C/kg，不計(jì)重力．
（1）試通過計(jì)算說明，當(dāng)加速電壓為U=200V時(shí)，帶電粒子能否與中性粒子碰撞？
（2）要使該帶電粒子能與位于Q處的中性粒子的碰撞，試求加速電壓的最大值Umax．

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