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        1. 如圖甲所示,兩塊相同的平行金屬板M、N正對著放置,相距為,板M、N上的小孔s1、s2與 O三點共線,s2O=R,連線s1O垂直于板M、N。以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場。收集屏PQ上各點到O點的距離都為2R,兩端點P、Q關(guān)于連線s1O對稱,屏PQ所對的圓心角θ=120°。質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s1進入M、N間的電場,接著通過s2進入磁場。質(zhì)子重力及質(zhì)子間的相互作用均不計,質(zhì)子在s1處的速度看作零。

          ⑴若M、N間的電壓UMN=+U時,求質(zhì)子進入磁場時速度的大小。

          ⑵若M、N間接入如圖乙所示的隨時間t變化的電壓(式中,周期T已知),且在質(zhì)子通過板間電場區(qū)域的極短時間內(nèi)板間電場視為恒定,則質(zhì)子在哪些時刻自s1處進入板間,穿出磁場后均能打到收集屏PQ上?

          ⑶在上述⑵問的情形下,當M、N間的電壓不同時,質(zhì)子從s1處到打在收集屏PQ上經(jīng)歷的時間t會不同,求t的最大值。

           

          【答案】

          (1)(2)質(zhì)子在,1,2,…)之間任一時刻從s1處進入電場,均能打到收集屏上(3)

          【解析】(1)根據(jù)動能定理,有  (2分)     (1分)

          (2)質(zhì)子在板間運動,根據(jù)動能定理, 有(1分)

          質(zhì)子在磁場中運動,根據(jù)牛頓第二定律,有(2分)

          若質(zhì)子能打在收集屏上,軌道半徑與半徑應滿足的關(guān)系:  (2分)

          解得板間電壓  (1分)

          結(jié)合圖象可知:

          質(zhì)子在,1,2,…)之間任一時刻從s1處進入電場,均能打到收集屏上(2分)

          (3)M、N間的電壓越小,質(zhì)子穿出電場進入磁場時的速度越小,質(zhì)子在極板間經(jīng)歷的時間越長,同時在磁場中運動軌跡的半徑越小,在磁場中運動的時間也會越長,出磁場后打到收集屏前作勻速運動的時間也越長,所以當質(zhì)子打在收集屏的P端時,對應時間t

          最長,兩板間的電壓此時為(1分)

          在板間電場中運動時間  (1分)

          在磁場中運動時間(1分)

          出磁場后打到收集屏前作勻速運動的時間  (1分)

          所以,運動總時間

          或t  (1分)

           

          練習冊系列答案
          相關(guān)習題

          科目:高中物理 來源: 題型:

          如圖甲所示,兩塊相同的平行金屬板M、N正對著放置,相距為
          R
          2
          ,板M、N上的小孔s1、s2與 O三點共線,s2O=R,連線s1O垂直于板M、N.以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場.收集屏PQ上各點到O點的距離都為2R,兩端點P、Q關(guān)于連線s1O對稱,屏PQ所對的圓心角θ=120°.質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s1進入M、N間的電場,接著通過s2進入磁場.質(zhì)子重力及質(zhì)子間的相互作用均不計,質(zhì)子在s1處的速度看作零.
          精英家教網(wǎng)(1)若M、N間的電壓UMN=+U時,求質(zhì)子進入磁場時速度的大小v0
          (2)若M、N間接入如圖乙所示的隨時間t變化的電壓UMN=|UOsin
          π
          T
          t|(式中U0=
          3eB2R2
          m
          ,周期T已知),且在質(zhì)子通過板間電場區(qū)域的極短時間內(nèi)板間電場視為恒定,則質(zhì)子在哪些時刻自s1處進入板間,穿出磁場后均能打到收集屏PQ上?
          (3)在上述(2)問的情形下,當M、N間的電壓不同時,質(zhì)子從s1處到打在收集屏PQ上經(jīng)歷的時間t會不同,求t的最大值.

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          如圖甲所示,兩塊相同的平行金屬板M、N正對著放置,相距為,板M、N上的小孔s1、s2與 O三點共線,s2O=R,連線s1O垂直于板M、N。以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場。收集屏PQ上各點到O點的距離都為2R,兩端點P、Q關(guān)于連線s1O對稱,屏PQ所對的圓心角θ=120°。質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s1進入M、N間的電場,接著通過s2進入磁場。質(zhì)子重力及質(zhì)子間的相互作用均不計,質(zhì)子在s1處的速度看作零。

          ⑴若M、N間的電壓UMN=+U時,求質(zhì)子進入磁場時速度的大小。

          ⑵若M、N間接入如圖乙所示的隨時間t變化的電壓(式中,周期T已知),且在質(zhì)子通過板間電場區(qū)域的極短時間內(nèi)板間電場視為恒定,則質(zhì)子在哪些時刻自s1處進入板間,穿出磁場后均能打到收集屏PQ上?

          ⑶在上述⑵問的情形下,當M、N間的電壓不同時,質(zhì)子從s1處到打在收集屏PQ上經(jīng)歷的時間t會不同,求t的最大值。

           

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          科目:高中物理 來源:2012屆江蘇省揚州中學高三3月雙周練習(二)物理試題(帶解析) 題型:計算題

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          ⑴若M、N間的電壓UMN=+U時,求質(zhì)子進入磁場時速度的大小
          ⑵若M、N間接入如圖乙所示的隨時間t變化的電壓(式中,周期T已知),且在質(zhì)子通過板間電場區(qū)域的極短時間內(nèi)板間電場視為恒定,則質(zhì)子在哪些時刻自s1處進入板間,穿出磁場后均能打到收集屏PQ上?
          ⑶在上述⑵問的情形下,當M、N間的電壓不同時,質(zhì)子從s1處到打在收集屏PQ上經(jīng)歷的時間t會不同,求t的最大值。

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          科目:高中物理 來源:2010-2011學年四川省高三4月月考理科物理卷 題型:計算題

          如圖甲所示,兩塊相同的平行金屬板M、N正對著放置,相距為,板M、N上的小孔s1、s2與 O三點共線,s2O=R,連線s1O垂直于板M、N。以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場。收集屏PQ上各點到O點的距離都為2R,兩端點P、Q關(guān)于連線s1O對稱,屏PQ所對的圓心角θ=120°。質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s1進入M、N間的電場,接著通過s2進入磁場。質(zhì)子重力及質(zhì)子間的相互作用均不計,質(zhì)子在s1處的速度看作零。

          ⑴若M、N間的電壓UMN=+U時,求質(zhì)子進入磁場時速度的大小

          ⑵若M、N間接入如圖乙所示的隨時間t變化的電壓(式中,周期T已知),且在質(zhì)子通過板間電場區(qū)域的極短時間內(nèi)板間電場視為恒定,則質(zhì)子在哪些時刻自s1處進入板間,穿出磁場后均能打到收集屏PQ上?

          ⑶在上述⑵問的情形下,當M、N間的電壓不同時,質(zhì)子從s1處到打在收集屏PQ上經(jīng)歷的時間t會不同,求t的最大值。

           

           

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