题目内容
如图甲所示,两平行金属板的板长不超过0.2 m,板间的电压u随时间t变化的图线如图乙所示,在金属板右侧有一左边界为MN、右边无界的匀强磁场,磁感应强度,方向垂直纸面向里.现有带正电的粒子连续不断地以速度,沿两板间的中线平行金属板射入电场中,磁场边界MN与中线垂直.已知带电粒子的比荷,粒子所受的重力和粒子间的相互作用力均忽略不计.
(1)在每个粒子通过电场区域的时间内,可以把板间的电场强度看作是恒定的.试说明这种处理能够成立的理由.
(2)设时刻射入电场的带电粒子恰能从平行金属板边缘射出,求该带电粒子射出电场时的速度大小.
(3)对于所有经过电场射入磁场的带电粒子,设其射入磁场的入射点和从磁场射出的出射点间的距离为d,试判断d的大小是否随时间而变化?若不变,证明你的结论;若变,求出d的变化范围.
(1)带电粒子在金属板间运动时间故t时间内金属板间的电场可以认为是恒定的.(2)
解析试题分析:(1)带电粒子在金属板间运动时间,①
得,(或t时间内金属板间电压变化,变化很小)②
故t时间内金属板间的电场可以认为是恒定的.
(2) 时刻偏转电压
带电粒子沿两板间的中线射入电场恰从平行金属板边缘飞出电场,电场力做功③
由动能定理: ④
代入数据可得⑤
(3)设某一任意时刻射出电场的粒子速率为v,速度方向与水平方向的夹角为α,则
⑥
粒子在磁场中有⑦
可得粒子进入磁场后,在磁场中做圆周运动的半径
由几何关系⑧
可得:,故d不随时间而变化.
考点:考查了带电粒子在组合场中的运动
点评:本题是组合场问题,综合应用动能定理、牛顿运动定律、运动学知识以及几何知识,中等难度
如图所示,边长为L的正方形单匝线圈abcd,电阻r,外电路的电阻为R,a、b的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上,磁场的磁感应强度为B,若线圈从图示位置开始,以角速度绕轴匀速转动,则以下判断正确的是
A.图示位置线圈中的感应电动势最大为Em=BL2 |
B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 |
C.线圈转动一周的过程中,电阻R上产生的热量为Q= |
D.线圈从图示位置转过180o的过程中,流过电阻R的电荷量为 |
如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L。一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行。t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I),导线框的速度为v0。经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ),导线框的速度刚好为零。此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置I(不计空气阻力),则
A.上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等 |
B.上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量的多 |
C.上升过程中,导线框的加速度逐渐减小 |
D.上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率 |