题目内容
如图甲所示,图的右侧MN为一竖直放置的荧光屏,O为它的中点,OO’与荧光屏垂直,且长度为l。在MN的左侧空间内存在着方向水平向里的匀强电场,场强大小为E。乙图是从甲图的左边去看荧光屏得到的平面图,在荧光屏上以O为原点建立如图的直角坐标系。一细束质量为m、电荷为q的带电粒子以相同的初速度v0从O’点沿O’O方向射入电场区域。粒子的重力和粒子间的相互作用都可忽略不计。(1)若再在MN左侧空间加一个匀强磁场,使得荧光屏上的亮点恰好位于原点O处,求这个磁场的磁感强度的大小和方向。
(2)如果磁感强度的大小保持不变,但把方向变为与电场方向相同,则荧光屏上的亮点位于图中A点处,已知A点的纵坐标
(20分)(1)亮点恰好位于原点O处,表明带电粒子所受的电场力与洛仑兹力大小相等,设所加磁场的磁感应强度为B,则 qE=qv0B ………………(2分)
解得 B=E / v0 …………(1分)
由电场力以及左手定则判定磁场方向竖直向上。…………(2分)
(2)以OO’方向为z轴正方向,与x、y组成空间直角坐标系。磁场改变方向后,粒子在yOz平面内的运动是匀速圆周运动,轨迹如图2所示。设圆半径为R,根据几何关系有
R2-l2=(R-y)2……………………(4分)
由于
,可解出
,可知θ=60°…………(4分)
粒子沿x方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动,时间
………………(3分)
…………(4分)
解得 B=E / v0 …………(1分)
由电场力以及左手定则判定磁场方向竖直向上。…………(2分)
(2)以OO’方向为z轴正方向,与x、y组成空间直角坐标系。磁场改变方向后,粒子在yOz平面内的运动是匀速圆周运动,轨迹如图2所示。设圆半径为R,根据几何关系有
R2-l2=(R-y)2……………………(4分)
由于
粒子沿x方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动,时间
练习册系列答案
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一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动,用下面的方法测量它匀速转动时的角速度。
实验器材:电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片。
实验步骤:
(1)如图1所示,将电磁打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后,固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上。
(2)启动控制装置使圆盘转动,同时接通电源,打点计时器开始打点。
(3)经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量。
① 由已知量和测得量表示的角速度的表达式为ω= 。式中各量的意义是:
.
② 某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2m,得到纸带的一段如图2所示,求得角速度为 。
(1) (2)6.8/s。 |