题目内容
如图所示, 一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、 电荷量q=+1.0×10-5C,从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=30??,并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm,两板间距d=17.3cm,重力忽略不计。(取=1.73)求:
(1)电微粒进入偏转电场时的速率v1;
(2)偏转电场中两金属板间的电压U2;
(3)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至少多大?
(1)1.0×104m/s
(2)100V
(3)0.1T
解析:
(1)带电微粒经加速电场加速后速度为v,根据动能定理
……………………1分
=1.0×104m/s ……………………1分
(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动。在水平方向微粒做匀速直线运动
水平方向: ……………………1分
带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动,加速度为a,出电场时竖直方向速度为v2
竖直方向: ……………………1分
……………………1分
由几何关系 ………………1分
得U2 =100V………………2分
(2)带电微粒进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,设微粒轨道半径为R,由几何关系知 ……………………1分
设微粒进入磁场时的速度为v/……………………2分
由牛顿运动定律及运动学规律
得, …………………1分
B=0.1T
若带电粒子不射出磁场,磁感应强度B至少为0.1T。……………………1分
练习册系列答案
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如图所示,P、Q为一平行板电容器的两个竖直放置的金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球,闭合开关S,小球静止时,悬线偏离竖直方向α角,则有( )
A、小球一定带正电 | B、若断开开关S,小球将回到竖直位置 | C、若断开开关S,将P板向上微移,悬线偏角将变大 | D、保持开关S闭合,将P板向左微移,悬线拉力将变小 |