(20分)如图甲所示,间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻,一质量为m、带电

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(20分)如图甲所示,间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻,一质量为m、带电荷量为+q的粒子(不计重力),以初速度板左端靠近板面的位置,沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区。当取某些特定值时,可使时刻入射的粒子经时间恰能垂直打在板上(不考虑粒子反弹)。上述为已知量。

(1)若,求
(2)若,求粒子在磁场中运动时加速度的大小;  
(3) 若,为使粒子仍能垂直打在板上,求

◎ 答案

(1)(2);(3)

◎ 解析


试题分析:(1)设粒子做匀速圆周运动的半径,由牛顿第二定律得
                   ①
据题意由几何关系得
                         ②
联立①②式得
                       ③
(2)设粒子做圆周运动的半径为,加速度大小为,由圆周运动公式得
                         ④
据题意由几何关系得
                        ⑤
联立④⑤式得
                       ⑥
(3)设粒子做圆周运动的半径为,周期为,由圆周运动公式得
                     ⑦
由牛顿第二定律得
                  ⑧
由题意知,代入⑧式得
                        ⑨
粒子运动轨迹如图所示,为圆心,连线与水平方向夹角为,在每个内,只有A、B两个位置才有可能垂直击中P板,且均要求,由题意可知
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