练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网如图所示，在空间中存在垂直纸面向里的场强为B匀强磁场，其边界AB、CD的宽度为d，在左边界的Q点处有一质量为m，带电量为负q的粒子沿与左边界成30°的方向射入磁场，粒子重力不计．求：
    （1）带电粒子能从AB边界飞出的最大速度？
    （2）若带电粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入如图所示的匀强电场中减速至零且不碰到负极板，则极板间电压及整个过程中粒子在磁场中运动的时间？
    （3）若带电粒子的速度是（2）中的
    		3
    倍，并可以从Q点沿纸面各个方向射入磁场，则粒子能打到CD边界的范围？
    分析：（1）先作出粒子运动的轨迹，根据几何关系求出粒子能从左边界射出时临界情况的轨道半径，根据洛伦兹力提供向心力公式即可求解最大速度；
    （2）根据几何知识求磁场中轨迹半径，由动能定理求极板间电压．
    带电粒子能垂直CD边界飞出磁场，穿过小孔进入匀强电场中减速至零，然后由静止返回做匀加速运动，再进入磁场做匀速圆周运动，画出轨迹，确定磁场中运动轨迹对应的圆心角，求出通过磁场的时间．
    （3）若带电粒子的速度是（2）中的
    		3
    倍，求出轨迹半径，画出轨迹，由几何知识求粒子能打到CD边界的范围．
    解答：解：（1）粒子能从左边界射出，临界情况是轨迹与磁场右边界相切，粒子的运动轨迹如图所示，则有 R+Rcos30°=d
    由Bqv=m
    v2
    R
    得 v=
    Bqd
    m(1+cos30°)
    =
    2(2-
    		3
    )Bqd
    m

    所以粒子能从左边界射出速度应满足v≤
    2(2-
    		3
    )Bqd
    m
    ．
    精英家教网
    （2）粒子能从右边界射出，由几何知识得R=
    d
    cos30°

    由Bqv2=m
    v
    2
    2
    R
    和
    1
    2
    m
    v
    2
    2
    =qU
    解得  U=
    B2qd2
    2mcos230°
    =
    2B2qd2
    3m

    故粒子不碰到右极板所加电压满足的条件　　U≥
    2B2qd2
    3m

    因粒子转过的圆心角为60°，所用时间为
    T
    6
    ，而T=
    2πm
    Bq

    因返回通过磁场所用时间相同，所以总时间　t=2×
    T
    6
    =
    2πm
    3Bq

    （3）当粒子速度为是（2）中的
    		3
    倍时   解得 R′=2d粒子，如图
    由几何关系可得l=2×2dcos30°=2
    		3
    d
    答：
    （1）带电粒子能从AB边界飞出的最大速度为
    2(2-
    		3
    )Bqd
    m
    ．
    （2）极板间电压为
    2B2qd2
    3m
    ，整个过程中粒子在磁场中运动的时间为
    2πm
    3qB
    ．
    （3）粒子能打到CD边界的范围为2
    		3
    d    ．
    点评：带电粒子在磁场中的运动要把握其运动规律，在磁场中要注意找出相应的几何关系，从而确定圆心和半径，画出运动轨迹，难度适中．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源：山东省莘县实验高中2010届高三上学期模拟考试物理试题 题型：038

    如图所示，在铅板A上放一个放射源C，可在纸面内各个方向射出速率为v的电子，B为金属网，A、B连接在电路上，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器总阻值为R．图中滑动变阻器滑片置于中点，A、B间距离为d，M为荧光屏(足够大)，它与B的距离也为d．已知电子的质量为m，电量为e，不计电子运动所形成的电流对电路的影响，电场仅存在于A、B之间．求：

    (1)闭合开关S后，A、B间的电场强度大小．

    (2)电子到达荧光屏的最长时间．

    (3)切断开关S，并撤去金属网B，在A与M之间的空间中加上垂直纸面向内的匀强磁场，若电子仍能到达荧光屏，则磁场的磁感应强度B应满足什么条件？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：山东省聊城莘县实验高中2012届高三上学期第三次月考物理试题 题型：038

    如图所示，在铅板A上放一个放射源C，可在纸面内各个方向射出速率为v的电子，B为金属网，A、B连接在电路上，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器总阻值为R．图中滑动变阻器滑片置于中点，A、B间距离为d，M为荧光屏(足够大)，它与B的距离也为d．已知电子的质量为m，电量为e，不计电子运动所形成的电流对电路的影响，电场仅存在于A、B之间．求：

    (1)闭合开关S后，A、B间的电场强度大小．

    (2)电子到达荧光屏的最长时间．

    (3)切断开关S，并撤去金属网B，在A与M之间的空间中加上垂直纸面向内的匀强磁场，若电子仍能到达荧光屏，则磁场的磁感应强度B应满足什么条件？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：山东莘县实验高中2012届高三第三次月考物理试题 题型：038

    如图所示，在铅板A上放一个放射源C，可在纸面内各个方向射出速率为v的电子，B为金属网，A、B连接在电路上，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器总阻值为R．图中滑动变阻器滑片置于中点，A、B间距离为d，M为荧光屏(足够大)，它与B的距离也为d．已知电子的质量为m，电量为e，不计电子运动所形成的电流对电路的影响，电场仅存在于A、B之间．求：

    (1)闭合开关S后，A、B间的电场强度大小．

    (2)电子到达荧光屏的最长时间．

    (3)切断开关S，并撤去金属网B，在A与M之间的空间中加上垂直纸面向内的匀强磁场，若电子仍能到达荧光屏，则磁场的磁感应强度B应满足什么条件？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，在铅板A上放一个放射源C，可在纸面内各个方向射出速率为v的电子，B为金属网，A、B连接在电路上，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器总阻值为R。图中滑动变阻器滑片置于中点，A、B间距离为d，M为荧光屏（足够大），它与B的距离也为d。已知电子的质量为m，电量为e，不计电子运动所形成的电流对电路的影响，电场仅存在于A、B之间。求：

    （1）闭合开关S后，A、B间的电场强度大小。

    （2）电子到达荧光屏的最长时间。

    （3）切断开关S，并撤去金属网B，在A与M之间的空间中加上垂直纸面向内的匀强磁场，若电子仍能到达荧光屏，则磁场的磁感应强度B应满足什么条件？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，在铅板A上放一个放射源C，可在纸面内各个方向射出速率为的电子，B为金属网，A、B连接在电路上，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器总阻值为R。图中滑动变阻器滑片置于中点，A、B间距离为d，M为荧光屏（足够大），它与B的距离也为d。已知电子的质量为m，电量为e，不计电子运动所形成的电流对电路的影响，电场仅存在于A、B之间。求：

    （1）闭合开关S后，A、B间的电场强度大小。

    （2）电子到达荧光屏的最长时间。

    （3）切断开关S，并撤去金属网B，在A与M之间的空间中加上垂直纸面向内的匀强磁场，若电子仍能到达荧光屏，则磁场的磁感应强度B应满足什么条件？

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案