如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,沿與水平面成θ=60°的方向勻速運(yùn)動(dòng),進(jìn)入垂直紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域后,從水平金屬板M左端下邊緣附近水平射出磁場,進(jìn)入兩平行金屬板M、N間,恰好從N板右邊緣飛出.已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向里,兩帶電極板M、N長為l,間距為d,板間電壓為U,不計(jì)粒子重力.
(1)分析判斷極板M帶正電還是帶負(fù)電?
(2)求粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大;
(3)求粒子進(jìn)入磁場時(shí)的入射點(diǎn)與離開磁場時(shí)的出射點(diǎn)之間的距離.
分析:(1)粒子在磁場中向右偏轉(zhuǎn),由左手定則可判斷其電性,粒子在電場中向下偏轉(zhuǎn),則可知M板的電性.
(2)帶電粒子進(jìn)入電場時(shí)做類平拋運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合求出帶電粒子進(jìn)入電場的初速度大小,即為粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大。
(3)粒子在磁場中由洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律求出半徑,畫出軌跡,由幾何知識(shí)求出子進(jìn)入磁場時(shí)的入射點(diǎn)與離開磁場時(shí)的出射點(diǎn)之間的距離.
解答:解:(1)粒子在磁場中向右偏轉(zhuǎn),由左手定則可知,粒子帶負(fù)電;粒子在電場中向下偏轉(zhuǎn),所以M板帶負(fù)電.
(2)設(shè)帶電粒子進(jìn)入電場時(shí)的初速度為v,則
  d=
1
2
at2
,l=vt
又  a=
qU
md

得  d=
qUl2
2mdv2

 解得 v=
l
d
qU
2m

(3)設(shè)磁偏轉(zhuǎn)的半徑為R,則由  qvB=m
v2
R

得  R=
mv
qB
=
l
Bd
mU
2q

如圖所示,粒子進(jìn)入磁場時(shí)的入射點(diǎn)與離開磁場時(shí)的出射點(diǎn)間的距離
d=2Rsin
θ
2
=2Rsin30°=
l
qB
mU
2q

答:
(1)極板M帶負(fù)電.
(2)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的速度大小
l
d
qU
2m
;
(3)粒子進(jìn)入磁場時(shí)的入射點(diǎn)與離開磁場時(shí)的出射點(diǎn)之間的距離是
l
qB
mU
2q
點(diǎn)評:本題體現(xiàn)了帶電粒子在磁場中和電場中運(yùn)動(dòng)研究方法的不同,在磁場中粒子做圓周運(yùn)動(dòng),畫出軌跡,由幾何知識(shí)求出距離是基本方法,而粒子在電場中類平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的分解是常用思路.
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,質(zhì)量為m的球,被長為L的細(xì)繩吊起處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)對小球施加水平向右的恒力F,小球開始向右運(yùn)動(dòng),當(dāng)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60°,小球速度恰好為0( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(選修3-5)
(1)核能是一種高效的能源.
①在核電站中,為了防止放射性物質(zhì)泄漏,核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障:燃料包殼,壓力殼和安全殼(見圖甲).結(jié)合圖乙可知,安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是
混凝土
混凝土


②圖丙是用來監(jiān)測工作人員受到輻射情況的胸章,通過照相底片被射線感光的區(qū)域,可以判斷工作人員受到何種輻射.當(dāng)胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光,而鉛片下的照相底片未被感光時(shí),結(jié)合圖2分析工作人員受到了
β
β
射線的輻射;當(dāng)所有照相底片被感光時(shí),工作人員受到了
γ
γ
射線的輻射.
(2)下列說法正確的是
A.盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
B.受普朗克量子論的啟發(fā),愛因斯坦在對光電效應(yīng)的研究中,提出了光子說
C.核反應(yīng)方程
 
238
92
U→
 
234
90
Th+
 
4
2
He屬于裂變
D.宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小,極易觀察到它的波動(dòng)性
E.根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,物體具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系
F.β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的
G.中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過程中需要吸收能量
H.升高放射性物質(zhì)的溫度,可縮短其半衰期
I.氫原子輻射出一個(gè)光子后,根據(jù)玻爾理論可知?dú)湓拥碾妱菽茉龃螅送怆娮拥倪\(yùn)動(dòng)加速度增大
J.對于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長”,入射光的波長必須小于這個(gè)波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
(3)如圖所示,質(zhì)量為M=2kg的足夠長的小平板車靜止在光滑水平面上,車的一端靜止著質(zhì)量為MA=2kg的物體A(可視為質(zhì)點(diǎn)).一個(gè)質(zhì)量為m=20g的子彈以500m/s的水平速度迅即射穿A后,速度變?yōu)?00m/s,最后物體A靜止在車上.若物體A與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.(g取10m/s2
①平板車最后的速度是多大?
②全過程損失的機(jī)械能為多少?
③A在平板車上滑行的距離為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?黑龍江模擬)(按題目要求作答,寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案不得分)
如圖所示,質(zhì)量為m=1kg的物體以v0=3.4m/s的初速度在動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2的水平桌面上滑行L=0.64m離開桌子邊緣落到水平地面上,已知桌面到地面的高度h=0.80m.(不計(jì)空氣阻力g取10m/s2
求:(1)物體離開桌面邊緣時(shí)的速度大。
(2)物體落地點(diǎn)與桌子邊緣的水平距離.
(3)物體落地時(shí)的速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2005?青浦區(qū)模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的帶電金屬小球,用絕緣細(xì)線與質(zhì)量為M(M=2m)的不帶電木球相連,兩球恰能在豎直向上的足夠大且場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中,以速度v勻速豎直向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)木球升至a點(diǎn)時(shí),細(xì)線突然斷裂,木球升至b點(diǎn)時(shí)速度為零.則木球速度為零時(shí),金屬球的速度大小為
3v
3v
,a、b之間的電勢差為
Ev2
2g
Ev2
2g

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2003?徐州一模)如圖所示,質(zhì)量為M的木板可以沿傾角為α的固定斜面無摩擦地滑下,欲使木板靜止在斜面上,木板上質(zhì)量為m的人應(yīng)以多大的加速度向下奔跑?

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