题目内容

7.直平行金属极板MN、PQ间存在水平向右的匀强电场,极板间距为L,A、B为PQ极板上同一竖直线上的小孔,A孔距离极板边缘距离及B孔距离均为2L,PQ极板右侧存在一垂直纸面向外的匀强磁场,如图所示,有一质量为m,带电量为+q的粒子以速度v0从MN极板上边缘竖直向下射入电场,恰好能从A孔进入磁场,并能从B孔返回电场,粒子重力及空气阻力不计,粒子不与极板发生碰撞,求:
(1)匀强电场场强E;
(2)匀强磁场磁感应强度B.

分析 带正电粒子在电场中类平抛运动,可分解为水平方向的匀加速直线运动和竖直方向的匀速直线运动,根据牛顿第二定律求加速度,根据运动学公式列出方程即可求解.进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,根据几何关系求出半径画出轨迹图,求出磁感应强度.

解答 解:(1)粒子从M点竖直向下射入电场做类平抛运动,水平方向匀加速直线运动,根据牛顿第二定律qE=ma
水平方向:$L=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$
竖直方向:$2L={v}_{0}^{\;}t$
联立以上各式解得$E=\frac{m{v}_{0}^{2}}{2qL}$
(2)粒子到达A点时${v}_{y}^{\;}=at=\frac{qE}{m}t={v}_{0}^{\;}$
${v}_{A}^{\;}=\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}=\sqrt{2}{v}_{0}^{\;}$
粒子进入磁场做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力$q{v}_{A}^{\;}B=m\frac{{v}_{A}^{2}}{R}$
解得$R=\frac{m{v}_{A}^{\;}}{qB}=\frac{\sqrt{2}m{v}_{0}^{\;}}{qB}$
作出粒子运动的轨迹图,根据几何关系得$R=\sqrt{2}L$
联立以上各式得$B=\frac{m{v}_{0}^{\;}}{qL}$
答:(1)匀强电场场强E为$\frac{m{v}_{0}^{2}}{2qL}$;
(2)匀强磁场磁感应强度B为$\frac{m{v}_{0}^{\;}}{qL}$.

点评 本题关键是弄清运动过程,画出轨迹,电场中类平抛运动,运用基本的运动学规律求解,磁场中要熟练掌握左手定则,半径公式及几何关系,属于基本运用.

练习册系列答案
相关题目
19.荆州南湖机械厂某产品检测中心欲检测本厂生产绝缘圆筒上金属镀膜厚度是否符合产品要求,由于镀膜很薄,难以直接测量其厚度,现采用以下实验方案:
第一步,选取一个待检圆筒,用电阻不计的铜丝绕制两个与膜接触良好的导体环,固定在圆筒两端如图1所示;
第二步,由游标卡尺测量其外径为D,用米尺测量接入两环之间圆筒的长度L;
第三步,用多用电表的欧姆档测量其金属膜导体的电阻,选择“×10”挡,读数如图2所示,则R的读数为320Ω
第四步,为了更精确测量其圆筒金属膜的电阻R,从而达到测量膜的厚度的目的,检测中心备有如下器材:
电流表A1(量程0~3A,内阻约0.06Ω);
电流表A2(量程0~10mA,内阻约1.0Ω);
电压表V1(量程0~3V,内阻约3.0kΩ);
电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ);
直流电源E(干电池2节串联,内阻很小);
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A);
滑动变阻器R2(阻值范围0~1750Ω,允许通过的最大电流0.01A);
开关S及导线若干.

(1)在上述所给器材中,电流表应选A2,电压表应选V1,滑动变阻器应选R1.
(2)请你在如图3方框中画出精确测量圆筒金属膜电阻的电路图.
(3)在检测中心查得该金属膜材料的电阻率ρ,则膜的厚度d=$\frac{ρL}{πRD}$(用题中所给的字母表示,由于d<<D,在计算膜的橫截面积时,可认为膜的内周长等于外周长)

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网