物理20分鐘專題突破(6)

帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動

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1.如圖所示,一對平行的金屬板水平放置,板長為l、;兩板間距離為d;從兩板的正中位置處以初速度為ν0射入一束不計(jì)重力的帶正電的粒子,粒子的質(zhì)量為m、帶電量為q;在兩板間加上方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,粒子恰好射到上極板右邊緣的M點(diǎn),在兩板間加上方向豎直向下、場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場,粒子恰好射到下極板的右邊緣N點(diǎn)。

(1)求B和E的大。

(2)如果在兩板間同時加上上述的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,粒子在板間的運(yùn)動軌跡將偏向上方還是下方?為什么?

 

2.電視機(jī)的顯像管中,電子束的偏轉(zhuǎn)是用磁偏轉(zhuǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。電子束經(jīng)過電壓為U的加速電場后,進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū),如圖所示。磁場方向垂直于圓面。磁場區(qū)的中心為O,半徑為r。當(dāng)不加磁場時,電子束將通過O點(diǎn)而打到屏幕的中心M點(diǎn)。為了讓電子束射到屏幕邊緣P,需要加磁場,使電子束偏轉(zhuǎn)一已知角度θ,此時磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)為多少?

 

 

 

 

 

3.如圖所示,在相互垂直的勻強(qiáng)電場、磁場中,有一個傾角為q且足夠長的光滑絕緣斜面。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向水平向外,電場強(qiáng)度的方向豎直向上。有一質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球靜止在斜面頂端,這時小球?qū)π泵娴膲毫η『脼?。若迅速把電場方向改為豎直向下時,小球能在斜面上連續(xù)滑行多遠(yuǎn)?所用時間是多少?

 

 

 

 

1.(1)  (2)向下偏

2.電子在磁場中沿圓弧ab運(yùn)動,圓心為C,半徑為R。以v表示電子進(jìn)入磁場時的速度,m、e分別表示電子的質(zhì)量和電量,則

eU=mv2                         ①

eVB=                         ②

又有tg                          ③

由以上各式解得

B=                       ④

3.

力作用,mg=qE,得電場強(qiáng)度E=mg/q.

    當(dāng)電場方向向下,小球在斜面上運(yùn)動時小球受力

如圖,在離開斜面之前小球垂直于斜面方向的加速度

為0.

mgcosq+qEcosq=Bqv+N,

即2mgcosq=Bqv+N

  隨v的變大小球?qū)π泵娴膲毫在變小,當(dāng)增大到某個值時壓力為0,超過這個值后,小球?qū)㈦x開斜面做曲線運(yùn)動.

  沿斜面方向小球受到的合力

F=mgsinq+qEsinq=2mgsinq為恒力,所以小球在離開斜面前做勻加速直線運(yùn)動a=F/m=2gsinq.

其臨界條件是2mgcosq=Bqv,

得即將離開斜面時的速度v=2mgcosq/Bq.

  由運(yùn)動學(xué)公式v2=2as,

得到在斜面上滑行的距離為s=m2gcos2q/(B2q2sinq)

    再根據(jù)v=at得運(yùn)動時間:t=v/a=mctanq/Bq.

 

 

 

 

 

 

 

 

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