题目内容
(07年威海市调研)(12分)如图所示,①②为两平行金属板,③为方向相反的两个匀强磁场的分界线,④为过
点的一条虚线.①②③④相互平行,间距均为
,其中在①和②间加有
的电压,已知磁感应强度的大小
,方向如图,现从金属板中点
的附近由静止释放一质量
、电荷量
的粒子,粒子被电场加速后穿过小孔
再经过磁场
偏转后,通过
点,不计粒子重力,(计算结果都保留两位有效数字),试求:
![]()
(1)粒子从
运动到
的时间;
(2)若粒子刚开始释放时,右方距分界线④40m处有一与之平行的挡板⑤正向左以速度
匀速移动,当与粒子相遇时粒子运动方向恰好与挡板平行,求
的大小。
解析:(1)根据动能定理,在加速过程中有:
.......1分
粒子在匀强磁场B1中做匀速圆周运动,有:
............1分
由以上二式解得
......................1分
设粒子在匀强磁场B1中的运动轨迹所对应的圆心角为
,由几何关系可知:
,所以
...............1分
根据题意和几何知识可知,粒子在匀强磁场B2中的运动轨迹所对应的圆心角也为
,到达O4点时,粒子的速度方向恰好水平向右,此后粒子继续在匀强磁场B2中做匀速圆周运动,再回到匀强磁场B1中做匀速圆周运动,由于粒子做匀速圆周运动的圆心不在O1O2的延长线上,所以粒子不会回到O2点,运动也失去了周期性.
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期:
.......1分
金属板①②间匀强电场的场强为:
..........1分
粒子在匀强电场中运动的加速度为:
.......1分
设粒子从O1直接运动到O2所用的时间为
,则:![]()
解得:
......................1分
所以粒子从
到
运动的时间为:
...1分
(2)板⑤的移动时间为:
............1分
板⑤移动的距离为:
..........1分
板⑤移动的速度为:
................1分
(计算过程中如果有效数字位数出现错误,不管有几处,总共扣1分)