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如图甲所示,在真空中,有一边长为a的正方形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距及板长均为b,板间的中心线O1O2与正方形的
网友投稿 2022-09-29 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图甲所示,在真空中,有一边长为a的正方形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距及板长均为b,板间的中心线O
1
O
2
与正方形的中心O在同一直线上.有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子以速度v
0
从正方形的底边中点P沿PO方向进入磁场,从正方形右侧O
1
点水平飞出磁场时,立即给M、N两板加上如图乙所示的交变电压,最后粒子刚好以平行于M板的速度从M板的边缘飞出.(不计粒子所受到的重力、两板正对面之间为匀强电场,边缘电场不计)
(1)求磁场的磁感应强度B.
(2)求交变电压的周期T和电压U
0
的表达式(用题目中的已知量).
(3)若在M、N两板加上如图乙所示的交变电压经过T/4后,该粒子刚好从O
1
点水平飞入M、N两板间,最终从O
2
点水平射出,且粒子在板间运动时间正好等于T,求粒子在两板间运动过程中,离M板的最小距离.
◎ 答案
(1)粒子自a点进入磁场,从O
1
点水平飞出磁场,则其运动的轨道半径为
a
2
.
由牛顿第二定律,则有:qv
0
B=m
2
υ
0
2
a
,
解得:B=
2m
υ
0
qa
.
(2)粒子自O
1
点进入电场后恰好从M板的边缘平行极板飞出,设运动时间为t,
根据类平抛运动规律有:
b=v
0
t
b
2
=2n?
U
0
q
2mb
(
T
2
)
2
又t=nT (n=1,2,3…)
解得:T=
b
n
υ
0
(n=1,2,3…)
U
0
=
2nm
υ
0
2
q
(n=1,2,3…).
(3)当MN板加上电压后
3T
4
时,粒子距离M板最近.
d=
b
2
-2×
1
2
U
0
q
mb
(
b
4
υ
0
)
2
=
b
2
-
U
0
qb
16m
υ
20
答:(1)求磁场的磁感应强度B=
2m
υ
0
qa
..
(2)求交变电压的周期T=
b
n
υ
0
(n=1,2,3…)和电压U
0
的表达式U
0
=
2nm
υ
0
2
q
(n=1,2,3…).
(3)若在M、N两板加上如图乙所示的交变电压经过T/4后,该粒子刚好从O
1
点水平飞入M、N两板间,最终从O
2
点水平射出,且粒子在板间运动时间正好等于T,则粒子在两板间运动过程中,离M板的最小距离为
b
2
-
U
0
qb
16m
υ
20
.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“如图甲所示,在真空中,有一边长为a的正方形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距及板长均为b,板间的中心线O1O2与正方形的…”主要考查了你对 【平抛运动】,【向心力】,【牛顿第二定律】,【带电粒子在匀强磁场中的运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202209/260758.html
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