如圖甲所示,在真空中,有一邊長(zhǎng)為a的正方形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外.在磁場(chǎng)右側(cè)有一對(duì)平行金屬板M和N,兩板間距及板長(zhǎng)均為b,板間的中心線O1O2與正方形的中心O在同一直線上.有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子以速度v0從正方形的底邊中點(diǎn)P沿PO方向進(jìn)入磁場(chǎng),從正方形右側(cè)O1點(diǎn)水平飛出磁場(chǎng)時(shí),立即給M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出.(不計(jì)粒子所受到的重力、兩板正對(duì)面之間為勻強(qiáng)電場(chǎng),邊緣電場(chǎng)不計(jì))
(1)求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的表達(dá)式(用題目中的已知量).
(3)若在M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓經(jīng)過T/4后,該粒子剛好從O1點(diǎn)水平飛入M、N兩板間,最終從O2點(diǎn)水平射出,且粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間正好等于T,求粒子在兩板間運(yùn)動(dòng)過程中,離M板的最小距離.
解:
(1)(4分)粒子自a點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),從O1點(diǎn)水平飛出磁場(chǎng),則其運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為a/2.
由qv0B=m , (2分)
解得:B=. (2分)
(2)(8分)粒子自O1點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)后恰好從M板的邊緣平行極板飛出,設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,根據(jù)類平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有:
b=v0t(1分)
=2n· ()2 (2分)
又t=nT (n=1,2,3…) (1分)
解得:T= (n=1,2,3…) (2分)
U0= (n=1,2,3…). (2分)
(3)當(dāng)MN板加上電壓后時(shí),粒子距離M板最近。 (2分)
d= (4分)
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科目:高中物理 來源: 題型:
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(1)求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值。
(3)若在t=時(shí),該粒子從MN板右側(cè)沿板的中心線,仍以速度v0射入M、N之間,求粒子從磁場(chǎng)中射出的點(diǎn)到a點(diǎn)的距離。
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科目:高中物理 來源: 題型:
如圖甲所示,在真空中,半徑為R=5L0的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。在磁場(chǎng)右側(cè)有一對(duì)平行金屬板M和N,兩板間距離為d=6L0,板長(zhǎng)為L=12L0,板的中心線O1O2與磁場(chǎng)的圓心O在同一直線上。有一電荷量為-q、質(zhì)量為m的帶電粒子,以速度v0從圓周上的a點(diǎn)沿垂直于半徑OO1并指向圓心的方向進(jìn)入磁場(chǎng)平面,當(dāng)從圓周上的O1點(diǎn)水平飛出磁場(chǎng)時(shí),給M、N板加上如圖乙所示電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出(不計(jì)粒子重力)。
(1)求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值;
(3)若在時(shí)刻,該粒子從M、N板右側(cè)沿板的中心線仍以速率v0向左射入M、N之間,求粒子從磁場(chǎng)中射出的點(diǎn)到a點(diǎn)的距離。
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科目:高中物理 來源:2013年山東省臨沂市高考物理三模試卷(解析版) 題型:解答題
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