题目内容

如图所示,在y轴左侧放置一加速电场和偏转电场构成的发射装置,C、D两板的中心线处于y=8cm的直线上;右侧圆形匀强磁场的磁感应强度大小为B=T、方向垂直xoy平面向里,在x轴上方11cm处放置一个与x轴平行的光屏。已知A、B两板间电压UAB=100V, C、D两板间电压 UCD="300V," 偏转电场极板长L=4cm,两板间距离d="6cm," 磁场圆心坐标为(6,0)、半径R=3cm。现有带正电的某种粒子从A极板附近由静止开始经电场加速,穿过B板沿C、D两板间中心线y = 8cm进入偏转电场,由y轴上某点射出偏转电场,经磁场偏转后打在屏上。带电粒子比荷=106c/kg,不计带电粒子的重力。求:

(1)该粒子射出偏转电场时速度大小和方向;
(2)该粒子打在屏上的位置坐标;
(3)若将发射装置整体向下移动,试判断粒子能否垂直打到屏上?若不能,请简要说明理
由。若能,请计算该粒子垂直打在屏上的位置坐标和发射装置移动的距离。

(1) m/s,速度方向与x轴正方向夹角(2)(17cm,11cm)(3)

解析试题分析:⑴ 电场加速:                (1分)
电场偏转:                       (1分)
                    (1分)
      (1分)
速度大小m/s            (1分)
速度方向与x轴正方向夹角         (1分)
⑵如图所示,粒子与y轴负方向成45°进入第一象限,做匀速运动,进入磁场后做匀速圆周运动,运动四分之一周,出磁场后做匀速运动。由对称关系,粒子射出磁场时速度与x轴正方向成45°                    (2分)

y =11cm                         (1分)
x = 6cm+11cm=17cm              (1分)
打在屏上的位置坐标(17cm,11cm) (1分)
⑶可以垂直打在屏上。               (1分)
粒子在磁场中:
轨道半径             (1分)
根据磁聚集原理,带电粒子在磁场中的轨道半径与圆形匀强磁场的半径R相等时,带电粒子必会聚于同一点,会聚的位置与粒子入射方向相垂直的直径的端点,即为如图所示的N点。                                                      (1分)
假设粒子可以垂直打在屏上。由几何关系得,垂直打到屏的位置坐标:
 cm ,y =11cm,位置坐标为(,11)            (1分)
因要求粒子垂直打到屏,则射出磁场时的速度方向与x轴垂直,此时粒子的轨道半径与x轴平行,从而推得射入磁场时的位置为x轴的M点(菱形对边平行且相等)。
向下移动的距离(等腰梯形的两腰相等)            (2分)

考点:考查了牛顿第二定律与电磁场综合应用

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网