如图甲所示,两平行金属板的板长不超过0.2 m,板间的电压u随时间t变化的图线如图乙所示,在金属板右侧有一左边界为MN、右边无界的匀强磁场,磁感应强度,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子连续不断地以速度,沿两板间的中线平行金属板射入电场中,磁场边界MN与中线垂直.已知带电粒子的比荷,粒子所受的重力和粒子间的相互作用力均忽略不计.
(1)在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度看作是恒定的.试说明这种处理能够成立的理由.
(2)设时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘射出,求该带电粒子射出电场时的速度大小.
(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断d的大小是否随时间而变化?若不变,证明你的结论;若变,求出d的变化范围.
(1)带电粒子在金属板间运动时间故t时间内金属板间的电场可以认为是恒定的.(2)
【解析】
试题分析:(1)带电粒子在金属板间运动时间,①
得,(或t时间内金属板间电压变化,变化很小)②
故t时间内金属板间的电场可以认为是恒定的.
(2) 时刻偏转电压
带电粒子沿两板间的中线射入电场恰从平行金属板边缘飞出电场,电场力做功③
由动能定理: ④
代入数据可得⑤
(3)设某一任意时刻射出电场的粒子速率为v,速度方向与水平方向的夹角为α,则
⑥
粒子在磁场中有⑦
可得粒子进入磁场后,在磁场中做圆周运动的半径
由几何关系⑧
可得:,故d不随时间而变化.
考点:考查了带电粒子在组合场中的运动
点评:本题是组合场问题,综合应用动能定理、牛顿运动定律、运动学知识以及几何知识,中等难度
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科目:高中物理 来源:枣庄一模 题型:填空题
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科目:高中物理 来源:2011-2012学年江苏省常州市高二(上)期末物理试卷(解析版) 题型:解答题
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科目:高中物理 来源:2013年山东省枣庄市高考物理一模试卷(解析版) 题型:解答题
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