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如图所示,A板左侧存在着水平向左的匀强电场E1,A板上有一水平小孔正对右侧竖直屏上的O点,A板与屏之间距离为L,A板与屏之间存在竖直向下的匀强电场E2和沿垂直纸面向外的匀强磁场.一个带负电的可视为质点的微粒从P点以某一初速度v0竖直向上射入电场,经时间0.4s恰好从A板中的小孔水平进入右侧区域,并作匀速圆周运动,最终打在屏上的C处.已知微粒电量和质量的比值
q
m
=25C/kg,磁感应强度B=0.1T,A板与屏之间距离L=0.2m,屏上C点离O点的距离为h=
3
15
m.不考虑微粒对电场和磁场的影响,取g=l0m/s2.求:(1)匀强电场E2的大小;
(2)微粒从A板小孔射入速度v的大小;
(3)匀强电场E1的大小;
(4)微粒从P点运动到C点的总时间.
分析:粒子在A板右侧重力与电场力相等;
画出轨迹根据几何知识求出圆周运动半径,然后由半径公式求速度;
根据水平方向的分运动形式求解;
确定出粒子圆周运动的圆心角,然后根据圆周运动周期公式求圆周运动的时间,然后求总时间.
解答:解:(1)由微粒进入A板右侧区域做匀速圆周运动可得:
qE2=mg
E2=
mg
q
=
10
25
=0.4N/C
(2)设微粒做匀速圆周运动的半径为R,
由几何关系R2=L2+(R-h)2
得:R=
2
3
15
m
设圆心角为θ,sinθ=
L
R
=
3
2
  θ=60°
洛伦兹力提供向心力:qvB=m
v2
R

v=
qBR
m
=
3
3
m/s=0.58m/s
(3)微粒从P到S,水平方向做匀加速运动,
水平方向:a=
v
t
=
0.58
0.4
=1.45m/s2
由牛顿第二定律得:qE1=ma
E1=
ma
q
=0.058N/C
(4)匀速圆周运动的周期:
T=
2πm
qB
=
4π
5
s
微粒从S运动到C点时间为:tSC=
θ
360°
T=
T
6

t总=tPS+
T
6
=0.82s
答:(1)匀强电场E2的大小0.4N/C;
(2)微粒从A板小孔射入速度v的大小0.58m/s;
(3)匀强电场E1的大小0.058N/C;
(4)微粒从P点运动到C点的总时间0.82s.
点评:本题没有采用程序法思维,而采用倒叙法,先研究最后一个过程,再研究前面的过程.微粒在电场和重力场的复合场中运动,运用运动的分解法,在磁场中采用画轨迹的方法,方法不同.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,A板和B板为平行板电容器的两极板,其中A板带负电,B板带正电,两极板的中央都有一个小空隙可以允许粒子穿过,两板间的电势差的大小为U=1×105B极板的右上方存在着一个圆心为O1圆柱形匀强磁场区域,磁感应强度B=0.1T,磁场区域半径r=
2
3
3
m,磁场的方向垂直于纸面向里.今有质量m=3.2×10-26、带电荷量q=-1.6×10-19某种粒子,从A极板小孔处以极小的初速度(其方向由A到B,大小可以视为零)进入两平行金属板之间的区域.图中A、B板上的两个小孔和O1点共线.粒子穿越圆柱形磁场后恰好从磁场区域的最右端C点穿出,立即进入一个竖直方向的有界匀强电场,其左右边界分别为DE和FH,两边界间的距离为8m,上边和下边没有边界.匀强电场的场强大小为E=3.75×104/C,方向在竖直方向上.试求:
(1)该粒子刚刚进入圆柱形匀强磁场区域时的速度大小;
(2)该粒子通过圆形磁场区域所用的时间;
(3)该粒子在有界匀强电场中的位移大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,A板发出的电子(重力不计)经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板M、N间,MN之间有垂直纸面向里的匀强磁场,电子通过磁场后最终打在光屏P上,关于电子的运动,则下列说法中正确的是(  )

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如图13所示,A板左侧存在着水平向左的匀强电场E,,A板上有一水平小孔正对右侧竖直屏上的D点,A板与屏之间距离为L,A板与屏之间存在竖直向下的匀强电场E2和沿垂直纸面向外的匀强磁场。一个带负电的可视为质点的微粒从P点以某一初速度v0竖直向上射入电场,经时间0.4s恰好从A板中的小孔水平进入右侧区域,并作匀速圆周运动,最终打在屏上的C处。已知微粒电量和质量的比值 = 25 C/kg,磁感应强度B=0.1T,A板与屏之间距离L=0.2m,屏上C点离D点的距离为h =  m。不考虑微粒对电场和磁场的影响,取g=10m/s 。求:

(1)匀强电场易的大小;

(2)微粒从A板小孔射入速度移的大小;

(3)匀强电场E1的大小;

(4)微粒从P点运动到C点的总时间。

 


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(1)匀强电场易的大小;

(2)微粒从A板小孔射入速度移的大小;

(3)匀强电场E1的大小;

(4)微粒从P点运动到C点的总时间。

 


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