题目内容

(20分)某学习小组为了研究影响带电粒子在磁场中偏转的因素,制作了一个自动控制装置,如图所示,滑片P可在R2上滑动,在以O为圆心,半径为R=10cm的圆形区域内,有一个方向垂直纸面向外的水平匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.10T。竖直平行放置的两金属板A、K相距为d,连接在电路中,电源电动势E=91V,内阻r=1.0Ω,定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω,S1、S2为A、K板上的两个小孔,且S1、S2跟O在竖直极板的同一直线上,OS2=2R,另有一水平放置的足够长的荧光屏D,O点跟荧光屏D点之间的距离为H。比荷为2.0×105C/kg的离子流由S1进入电场后,通过S2向磁场中心射去,通过磁场后落到荧光屏D上。离子进入电场的初速度、重力、离子之间的作用力均可忽略不计。问:

(1)判断离子的电性,并分段描述离子自S1到荧光屏D的运动情况?
(2)如果离子恰好垂直打在荧光屏上的N点,电压表的示数多大?
(3)电压表的最小示数是多少?要使离子打在荧光屏N点的右侧,可以采取哪些方法?

(1)见解析;(2)30V;(3)10V

解析试题分析:(1)离子带正电;离子在两金属板间做匀加速直线运动;离开电场进入磁场前做匀速直线运动;
在磁场中做匀速圆周运动;离开磁场后做匀速直线运动,直到打在荧光屏上。
(2)离子在磁场中偏转90°,∴轨迹半径r=R=10cm
;  解得U=30V
(3)电压表最小电压; 解得Umin=10V。
要使离子打在荧光屏上N点的右侧,离子在磁场中偏转轨迹半径变大,由,可以提高离子速度或减小磁场的磁感应强度。
方法一,向右移动滑动变阻器滑片,增大平行板间电压
方法二,提高电源电动势,增大平行板间电压
方法三,减小磁场的磁感应强度
考点:带电粒子在电场的运动及在匀强磁场中的运动;

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