题目内容

(07年威海市调研)(12分)如图所示,①②为两平行金属板,③为方向相反的两个匀强磁场的分界线,④为过点的一条虚线.①②③④相互平行,间距均为,其中在①和②间加有的电压,已知磁感应强度的大小,方向如图,现从金属板中点的附近由静止释放一质量、电荷量的粒子,粒子被电场加速后穿过小孔再经过磁场偏转后,通过点,不计粒子重力,(计算结果都保留两位有效数字),试求:

(1)粒子从运动到的时间;

(2)若粒子刚开始释放时,右方距分界线④40m处有一与之平行的挡板⑤正向左以速度匀速移动,当与粒子相遇时粒子运动方向恰好与挡板平行,求的大小。

解析:(1)根据动能定理,在加速过程中有:.......1分

 

粒子在匀强磁场B1中做匀速圆周运动,有:............1分

 

由以上二式解得 ......................1分

 

 

设粒子在匀强磁场B1中的运动轨迹所对应的圆心角为,由几何关系可知:

 

,所以...............1分

 

根据题意和几何知识可知,粒子在匀强磁场B2中的运动轨迹所对应的圆心角也为,到达O4点时,粒子的速度方向恰好水平向右,此后粒子继续在匀强磁场B2中做匀速圆周运动,再回到匀强磁场B1中做匀速圆周运动,由于粒子做匀速圆周运动的圆心不在O1O2的延长线上,所以粒子不会回到O2点,运动也失去了周期性.

 

粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期:.......1分

 

金属板①②间匀强电场的场强为:..........1分

 

粒子在匀强电场中运动的加速度为:.......1分

 

设粒子从O1直接运动到O2所用的时间为,则:

 

解得:......................1分

 

所以粒子从运动的时间为:...1分

 

(2)板⑤的移动时间为:............1分

 

板⑤移动的距离为:..........1分

 

板⑤移动的速度为:................1分

 

(计算过程中如果有效数字位数出现错误,不管有几处,总共扣1分)

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