题目内容
【题目】在xoy直角坐标系中,第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场,第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场.初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后,从x上的A点垂直x轴进入磁场区域,经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域,在电场偏转并击中x轴上的C点.已知OA=OC=d.求:
(1)电场强度E
(2)磁感强度B的大小.
【答案】
(1)解:设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v,由 ①
带电粒子进入磁场后,洛仑兹力提供向心力,由牛顿第二定律: ②
依题意可知:r=d
带电粒子在电场中偏转,做类平抛运动,设经时间t从P点到达C点,由运动学公式得
④
d=vt ⑤
又qE=ma ⑥
联立①②③可解得: …⑧
答:电场强度E为 .
(2)解:设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v,由 ①
带电粒子进入磁场后,洛仑兹力提供向心力,由牛顿第二定律: ②
依题意可知:r=d
带电粒子在电场中偏转,做类平抛运动,设经时间t从P点到达C点,由运动学公式得
④
d=vt ⑤
又qE=ma ⑥
联立①④⑤⑥可解得: ⑦
答:磁感强度B的大小为 .
【解析】(1)粒子在电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速直线运动,由平抛运动的知识可求得电场强度为E.(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,由几何关系可得出半径,由洛仑兹力充当向心力可得出磁感应强度B;
【考点精析】解答此题的关键在于理解洛伦兹力的相关知识,掌握洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功,以及对感应电流的方向的理解,了解通电导体在磁场中受力方向:跟电流方向和磁感线方向有关.(左手定则).
【题目】某小组“验证牛顿第二定律”的实验装置如下图,长木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。
(1)该小组研究加速度和拉力关系时,得到的图象将会是图
(2)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:1、2、3、4、5、6、7是计数点每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a= m/s2 (保留三位有效数字)。
(3)某同学在研究加速度和质量关系时,记录下如下数据,请在下面的坐标纸中选择合理的坐标,描出相关图线,并可以由图线可以得到实验结论: 。
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
质量m/g | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 |
加速度a/m˙s-2 | 1.00 | 0.67 | 0.50 | 0.40 | 0.33 |