分析 (1)對直線加速過程根據(jù)動能定理列式,對磁偏轉(zhuǎn)過程根據(jù)牛頓第二定律列式,最后聯(lián)立求解即可;
(2)粒子在電場中 做類似平拋運動,根據(jù)類平拋運動的分運動公式列式分析即可;
(3)考慮臨界情況,畫出臨界軌跡,通過幾何關(guān)系確定軌道半徑的范圍,結(jié)合牛頓第二定律列式求解磁場磁感應(yīng)強度B的取值范圍.
解答 解:(1)離子在加速電場中加速,根據(jù)動能定理,有:
qU=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
離子在勻強磁場中做勻速圓周運動,軌道半徑為l,洛倫茲力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律,有:
$qv{B}_{0}=m\frac{{v}^{2}}{l}$
聯(lián)立解得:
U=$\frac{q{B}_{0}^{2}{l}^{2}}{2m}$
(2)離子做類平拋運動,根據(jù)分運動公式,有:
3d=vt
2d=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$
由牛頓第二定律有:
qE=ma
解得:
E=$\frac{4{B}_{0}^{2}{l}^{2}}{9dm}$
(3)離子能打在QN上,則既沒有從QD邊出去也沒有從QN邊出去,則離子運動徑跡界于如圖中Ⅰ和Ⅱ之間.由幾何關(guān)系知,離子能打在QN上,必須滿足:
$\frac{3}{2}d≤r≤2d$
根據(jù)牛頓第二定律,有:
qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$
$\frac{{B}_{0}l}{2d}<B<\frac{2{B}_{0}l}{3d}$
答:(1)加速電場的電壓U為$\frac{q{B}_{0}^{2}{l}^{2}}{2m}$;
(2)若離子恰好能打在Q點上,矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強電場場強E的值為$\frac{4{B}_{0}^{2}{l}^{2}}{9dm}$;
(3)若撤去矩形區(qū)域QNCD內(nèi)的勻強電場,換為垂直紙面向里的勻強磁場,要求離子能最終打在QN上,磁場磁感應(yīng)強度B的取值范圍為$\frac{{B}_{0}l}{2d}<B<\frac{2{B}_{0}l}{3d}$.
點評 本題關(guān)鍵是明確粒子的受力情況和運動情況,分直線加速、磁偏轉(zhuǎn)、電偏轉(zhuǎn)過程進行研究,結(jié)合動能定理、牛頓第二定律和幾何關(guān)系列式分析,不難.
科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 物體先做加速運動,推力撤去時開始做減速運動 | |
B. | 物體在水平面上運動的最大位移是10m | |
C. | 物體運動的最大速度為2$\sqrt{15}$m/s | |
D. | 物體在運動中的加速度先變小后不變 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 北斗-G1的繞地運行周期大于北斗-M6的繞地運行周期 | |
B. | 北斗-G1的繞地運行速率大于北斗-M6的繞地運行速率 | |
C. | 北斗-G1的繞地運行的向心加速度大于北斗-M6的繞地運行向心加速度 | |
D. | 北斗-G1只能在赤道的正上方 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | N點電勢高于P點電勢 | |
B. | N點電勢為-$\frac{m{v}^{2}}{2q}$ | |
C. | P點電場強度大小是N點的2倍 | |
D. | 帶電小球在N點具有的電勢能為-$\frac{1}{2}$mv2 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 月球繞O點轉(zhuǎn)動的角速度減小 | B. | 月球繞O點轉(zhuǎn)動的角速度增大 | ||
C. | 地球球心到O點的距離減小 | D. | 月球繞O點轉(zhuǎn)動的動能增加 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 可以判斷出OP間的各點電勢均為零 | |
B. | 可以判斷出a點的電場強度小于b點的電場強度 | |
C. | 可以判斷出P點左側(cè)與右側(cè)的電場方向均為x軸正方向 | |
D. | 負檢驗電荷在a點的電勢能小于在b點的電勢能 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | ![]() | B. | ![]() | C. | ![]() | D. | ![]() |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 交流電表的示數(shù) | B. | 燈泡的額定電壓 | ||
C. | 電容器的耐壓值 | D. | 保險絲的額定電流 |
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