题目内容
【题目】质量为m,电荷量为q的带负电粒子自静止开始,经M、N板间的电场加速后,从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图所示,已知M、N两板间的电压为U,粒子的重力不计.
(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规范作图);
(2)求匀强磁场的磁感应强度B.
【答案】
(1)解:如图所示:
(2)解:设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v,
由动能定理得:qU= mv2﹣0 ①,
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设其半径为r,
由牛顿第二定律得:qvB=m ②
由几何关系得:r2=(r﹣L)2+d2 ③
由①②③解得:B= ;
答:匀强磁场的磁感应强度B= .
【解析】解:(1)粒子在电场中做匀加速直线运动,在磁场中做匀速圆周运动,粒子运动轨迹如图所示:
答:(1)粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹如图所示;
【考点精析】解答此题的关键在于理解动能定理的综合应用的相关知识,掌握应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷,以及对带电微粒(计重力)在电场中的运动的理解,了解带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力;由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法.
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