题目内容
(1)极板M所带电荷的电性?
(2)若MN板间电压U0=12.5V,则粒子在磁场中的运动时间为多少?(结果保留两位有效数字)
(3)要使粒子能从S射出磁场,则MN板间的电压U应满足什么条件?
分析:(1)带电粒子在电场力加速,且已知电场强度方向,从而确定电荷的电性;
(2)粒子在电场中加速时,由动能定理可得粒子的运动速度;当粒子进入磁场时,做匀速圆周运动,则由洛伦兹力提供向心力,得出运动轨道对应的半径及运动的时间.
(3)粒子要能从S射出磁场,必须垂直碰撞框壁,因此轨道半径R应满足(2n+1)R=
(n=0,1,2,…k),从而求出满足条件的电压.
(2)粒子在电场中加速时,由动能定理可得粒子的运动速度;当粒子进入磁场时,做匀速圆周运动,则由洛伦兹力提供向心力,得出运动轨道对应的半径及运动的时间.
(3)粒子要能从S射出磁场,必须垂直碰撞框壁,因此轨道半径R应满足(2n+1)R=
| L |
| 2 |
解答:解:(1)带电粒子在电场中加速,电场方向向上,故M板带正电
(2)粒子在电场中加速过程由动能定理
qU=
mv2…①
粒子在磁场中做匀速圆周运动,设轨道半径为R则有
qvB=m
…②
联立①②两式解得R=0.5m
粒子在磁场中运动轨迹如图所示,故运动时间
t=2T=2×
=0.25s

(3)粒子要能从S射出磁场,则粒子在磁场中的轨道半径R应满足
(2n+1)R=
(n=0,1,2,…k)…③
联立①②③可解得两板间的电压应满足
U=
=
V(n=0,1,2,…k)
答:(1)极板M所带电荷的正电;
(2)若MN板间电压U0=12.5V,则粒子在磁场中的运动时间为0.25s;
(3)要使粒子能从S射出磁场,则MN板间的电压U应满足U=
=
V(n=0,1,2,…k).
(2)粒子在电场中加速过程由动能定理
qU=
| 1 |
| 2 |
粒子在磁场中做匀速圆周运动,设轨道半径为R则有
qvB=m
| v2 |
| R |
联立①②两式解得R=0.5m
粒子在磁场中运动轨迹如图所示,故运动时间
t=2T=2×
| 2πm |
| Bq |
(3)粒子要能从S射出磁场,则粒子在磁场中的轨道半径R应满足
(2n+1)R=
| L |
| 2 |
联立①②③可解得两板间的电压应满足
U=
| qB2L2 |
| 8(2n+1)m |
| 12.5 |
| 2n+1 |
答:(1)极板M所带电荷的正电;
(2)若MN板间电压U0=12.5V,则粒子在磁场中的运动时间为0.25s;
(3)要使粒子能从S射出磁场,则MN板间的电压U应满足U=
| qB2L2 |
| 8(2n+1)m |
| 12.5 |
| 2n+1 |
点评:考查带电粒子在电场中被加速及磁场中被偏转,加速过程中运用了动能定理,在偏转过程中运用匀速圆周运动知识,由洛伦兹力提供向心力,得出半径公式与周期公式.同时要使粒子仍从原点返回,因此它的轨迹整合起来必须是圆的整数倍.
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