如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=0.40T,方向垂直纸面向里,电场强度E=2.0×105V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 向心力/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=0.40T,方向垂直纸面向里,电场强度E=2.0×105V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B2的匀强磁场,磁场边界AO和y轴的夹角∠AOy=45°.一束带电量q=8.0×10-19C,质量m=8.0×10-26kg的正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2m)的Q点垂直y轴射入磁场区.(正离子重力不计)
(1)离子运动的速度为多大?
(2)要使离子都不能打到x轴上,AOy区域内磁感应强度大小B2应满足什么条件?
(3)若AOy区域内磁感应强度大小B2介于0.25T到0.5T之间,试求正离子经过x轴时的区域范围.

魔方格

◎ 答案

(1)设正离子的速度为v,由于沿中线PQ做直线运动,则有qE=qvB
代入数据解得  v=5.0×105m/s     
(2)如图所示,由几何关系可知使离子不能打到x轴上的最大半径r1=
0.2

2
+1
m

设使离子都不能打到x轴上,最小的磁感应强度大小为B0
则    qvB0=m
v2
r1

代入数据解得  B0=

2
+1
4
T=0.60T

则 B2≥0.60T(或B2>0.60T)
(3)当B2=0.5T,由qvB2=m
v2
r2
得r2=0.10m  
由轨迹可知,则离子经过x轴上的N点,ON=r2=0.10m
当B2=0.25T,由qvB2=m
v2
r3
得r3=0.20m    
由轨迹可知,离子经过x轴上的M点,
OM=

2
r3=0.2

2
m                    
则离子经过x轴时的区域范围为x=0.10m至x=0.2

2
m


魔方格
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