(2010•东城区模拟)如图甲所示,在两平行金属板的中线OO′某处放置一个粒子源,粒子沿OO1方向连续不断地放出速度v0

(2010•东城区模拟)如图甲所示,在两平行金属板的中线OO′某处放置一个粒子源,粒子沿OO1方向连续不断地放出速度v0=1.0×105m/s的带正电的粒子.已知带电粒子的比荷[q/m=1.0×108C/kg
抒怀什么 1年前 已收到1个回答 举报

33ds34 幼苗

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解题思路:(1)带电粒子进入电场后做类平抛运动,在t=0.1s时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘射出,偏转距离y=
1
2
d
,运用运动的分解,先由偏转距离求得时间t,再由速度的合成求该粒子射出电场时速度的大小;
(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.不同时刻释放的粒子在电场中的偏角θ不同,进入磁场后在磁场中运动的时间不同,θ角越大的进入磁场中的偏角越大,运动时间越长.t=0时刻释放的粒子,在电场中的偏角为0°,在磁场中运动的时间最短,t=0.1s时刻释放的粒子,在电场中的偏角最大为45°,即可求得在磁场中的最短和最长运动时间.

(1)设板间距为d,t=0.1s时刻释放的粒子在板间做类平抛运动
在沿电场方向上
d
2=
qU
2dmt2…①
粒子离开电场时,沿电场方向的分速度vy=
qU
dmt…②
粒子离开电场时的速度 v=

v20+
v2y]…③
粒子在电场中的偏角为θ,tanθ=
vy
v0…④
由①②③④得v=

v20+
qU
m=1.4×105m/s
tanθ=

qU
m
v20=1
得 θ=45°
(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期
qvB=m
v2
R
T=[2πR/v]
则得周期 T=
2πm
qB=2×10−6s
不同时刻释放的粒子在电场中的偏角θ不同,进入磁场后在磁场中运动的时间不同,θ角越大的进入磁场中的偏角越大,运动时间越长.
t=0时刻释放的粒子,在电场中的偏角为0°,在磁场中运动的时间最短 t1=
T
2=1.0×10−6s;
t=0.1s时刻释放的粒子,在电场中的偏角最大为45°,在磁场中的运动时间 t2=
3T
4=1.5×10−6s
而其它时刻释放的粒子,在电场中的偏角介于0°和45°之间.因此,粒子在磁场中运动的时间介于1.0×10-6s和1.5×10-6s之间.
答:
(1)t=0.1s时刻粒子源放出的粒子离开电场时的速度大小为1.4×105m/s,方向与水平方向夹角为45°斜向下.
(2)从粒子源放出的粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间分别为1.0×10-6s和1.5×10-6s.

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 本题是组合场问题,综合应用牛顿运动定律、运动学知识以及几何知识,中等难度.

1年前

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