题目内容
6.(1)带电微粒经加速电场后的速率;
(2)两金属板间偏转电场的电场强度E;
(3)匀强磁场的磁感应强度的大小.
分析 (1)根据动能定理可以求出带电微粒经U1的电场加速后的速率;
(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动,运用运动的分解法研究:在水平方向微粒做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解电场强度.
(2)带电微粒进入磁场后做匀速圆周运动,轨迹对应的圆心角就等于速度的偏向角,作出轨迹,得到轨迹的圆心角,由几何知识求出轨迹半径,由牛顿第二定律求解磁感应强度的大小.
解答 解:(1)带电微粒经加速电场加速后速度为v1,
根据动能定理:qU1=$\frac{1}{2}$mv12-0,解得:v1=$\sqrt{\frac{2q{U}_{1}}{m}}$;
(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:L=R=v1t,
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:a=$\frac{qE}{m}$,竖直分速度:v2=at,由几何关系:tanθ=tan60°=$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}$,解得:E=$\frac{2\sqrt{3}{U}_{1}}{R}$;
(3)设带电粒子进磁场时的速度大小为v,则v=$\frac{{v}_{1}}{cos60°}$=2v1=2$\sqrt{\frac{2q{U}_{1}}{m}}$,
由粒子运动的对称性可知,入射速度方向过磁场区域圆心,
则出射速度反向延长线过磁场区域圆心,粒子在磁场中的运动轨迹如图所示:![]()
则轨迹半径为:r=Rtan60°,解得:r=$\sqrt{3}$R,
由牛顿第二定律得:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,解得:B=$\frac{2\sqrt{3}}{3R}$$\sqrt{\frac{2m{U}_{1}}{q}}$;
答:(1)带电微粒经U1=100V的电场加速后的速率为$\sqrt{\frac{2q{U}_{1}}{m}}$;
(2)两金属板间偏转电场的电场强度E为$\frac{2\sqrt{3}{U}_{1}}{R}$;
(3)匀强磁场的磁感应强度的大小为$\frac{2\sqrt{3}}{3R}$$\sqrt{\frac{2m{U}_{1}}{q}}$.
点评 本题的难点是作出粒子的运动轨迹,根据几何知识得到轨迹半径与磁场边界半径的关系.
| A. | 线圈转动的角速度为100 rad/s | |
| B. | 在0~0.005s时间内,通过电阻的电量为$\frac{1}{5}$C | |
| C. | 电热丝两端的电压为180V | |
| D. | 电热丝的发热功率为1800W |
| A. | 电动机的内阻为R=$\frac{E}{I}$ | |
| B. | 电动机的内阻为R=$\frac{E}{I}-\frac{kmgv}{I^2}$ | |
| C. | 如果电动机突然被卡住而停止转动,则电源消耗的功率将变小 | |
| D. | 如果电动机突然被卡住而停止转动,则电源消耗的功率将变大 |
| A. | 逆时针方向 | B. | 顺时针方向 | ||
| C. | 先顺时针,后逆时针 | D. | 先逆时针,后顺时针 |
| A. | 速度的方向一定在改变 | B. | 速度的大小一定在改变 | ||
| C. | 速度的方向无法确定 | D. | 不一定做变速运动 |
| A. | 在空间加上水平向左的匀强磁场 | |
| B. | 在空间加上竖直向上的匀强电场 | |
| C. | 在空间加上方向由圆心O向外的磁场 | |
| D. | 在圆心O点放一个带负电的点电荷 |