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如图所示,一个质量为m=2.0×10﹣11kg,电荷量q=+1.0×10﹣5C的...

如图所示,一个质量为m=2.0×10﹣11kg,电荷量q=+1.0×10﹣5C的带电微粒(重力忽略不计),从静止开始经U1=25V电压加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中.金属板长L=20cm,两板间距d=10满分5 manfen5.comcm.求:

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(1)微粒进入偏转电场时的速度v是多大?

(2)若微粒射出电场过程的偏转角为θ=30°,并接着进入一个方向垂直与纸面向里的匀强磁场区,则两金属板间的电压U2是多大?

(3)若该匀强磁场的宽度为D=10满分5 manfen5.comcm,为使微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少多大?

 

(1)5.0×103m/s; (2)16.7V; (3)1×10﹣3T 【解析】 试题分析:(1)根据动能定理求带电微粒进入偏转电场时的速率v1; (2)带电微粒在偏转电场中做类平抛运动,将微粒的末速度分解为平行于板和垂直于板两个方向,由几何知识确定出粒子垂直于板方向的末速度,然后由动能定理列式求偏转电压; (3)微粒恰好不从磁场右边射出时运动轨迹与右边边界相切,由几何知识确定运动半径,然后由洛伦兹力提供向心力列方程求磁感应强度的最小值. 【解析】 (1)带电微粒经加速电场加速后速率为v1,根据动能定理有: U1q=mv12 解得:v1===5.0×103m/s. (2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,设微粒进入磁场时的速度为v′,则有: v′= 得出:v′=×104m/s 由动能定理有:m(v′2﹣v12)=qU2 解得:U2=16.7V. (3)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,微粒恰好不从磁场右边射出时运动轨迹与右边边界相切,设做匀速圆周运动的轨道半径为R,由几何关系知: R+=D 由牛顿运动定律及运动学规律: qv′B=m, 得B=1×10﹣3T. 若带电粒子不射出磁场,磁感应强度B至少为1×10﹣3T. 答:(1)带电微粒进入偏转电场时的速率v1为5.0×103m/s; (2)偏转电场中两金属板间的电压U2为16.7V; (3)为使带电微粒不会由磁场右边射出,该匀强磁场的磁感应强度B至少1×10﹣3T.   【点评】本题属于带电粒子在组合场中的运动,在电场中做类平抛运动时通常将运动分解为平行于电场方向与垂直于电场两个方向或借助于动能定理解决问题.  
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考点分析:
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有一金属细棒ab,质量m=0.05kg,电阻不计,可在两条轨道上滑动,如图所示,轨道间距为L=0.5m,其平面与水平面的夹角为θ=37°,置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=1.0T,金属棒与轨道的动摩擦因数μ=0.5,(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)回路中电源电动势为E=3V,内阻r=0.5Ω.求:

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①为保证金属细棒不会沿斜面向上滑动,流过金属细棒ab的电流的最大值为多少?

②滑动变阻器R的阻值应调节在什么范围内,金属棒能静止在轨道上?

(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

 

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如图所示,一束电荷量为e的电子以垂直于磁感应强度B并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中,穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ=60°,求电子的质量和穿越磁场的时间.

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读出下列测量仪器的数据:

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(1)如图1,游标卡尺      cm

(2)如图2,螺旋测微器      mm

(3)如图3,多用电表电阻档(10倍率)      Ω

 

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某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:

A.被测干电池一节

B.电流表:量程0~0.6A,内阻约1Ω

C.电流表:量程0~3A,内阻约0.1Ω

D.电压表:量程0~3V,内阻未知

E.电压表:量程0~15V,内阻未知

F.滑动变阻器:0~10Ω,2A

G.滑动变阻器:0~100Ω,1A

H.开关、导线若干

伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差,在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻的.

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(1)在上述器材中请选择适当的器材:      (填写选项前的字母);

(2)实验电路图应选择图中的      (填“甲”或“乙”);

(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U﹣I图象,则干电池的电动势E=      V,内电阻r=      Ω.

 

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回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示,要增大带电粒子射出时的动能,则下列说法中正确的是(  )

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A.增大匀强电场间的加速电压

B.增大磁场的磁感应强度

C.减小狭缝间的距离

D.增大D形金属盒的半径

 

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