如图所示,真空中两平行金属板A、B长L1=0.10m,间距d=/30m,两极板接在电压UAB=200sinl00πt(V)的交流电源上,与AB板相距L2=0.20m的PS右侧区间有一个范围足够大的匀强磁场,

◎ 题目

如图所示,真空中两平行金属板ABL1=0.10m,间距d=/30m,两极板接在电压UAB=200sinl00πtV的交流电源上,与AB板相距L2=0.20mPS右侧区间有一个范围足够大的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B=×l0-2T。一束带正电的粒子以Vo=×105m/s的速度沿着A,B两极板的中央飞入电场,粒子的比荷q/m=1×l08C/kg,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,不考虑相对论效应。问:
(1)通过计算说明,带电粒子经过平行金属板期间,加在两板间的电压几乎不变;
(2)在t=0时刻进入电场的粒子,飞离磁场时离O点的距离;
(3)何时进入电场的粒子,从进入电场到离开磁场所经历的时间最长?并计算最长时间。

◎ 答案


(1) 因t0≤T,所以每个粒子飞越金属板的过程中,可以认为两板问电压不变。
(2) 0.2m
(3)

◎ 解析

(1)粒子飞越电场的时间
(2分)
T="0.02s   " (1分)
因t0≤T,所以每个粒子飞越金属板的过程中,可以认为
两板问电压不变。   (2分)
(2)当t=0时,uAB=0粒子傲匀速直线运动,从O点进入磁场  
洛仑兹力提供向心力,有   (2分)


 
      (2分)

   飞离磁场时与0点的距离h="2R=0.2m   " (1分)
(3)设AB板问电压为%时,粒子从板边缘飞出,
侧移量为
    
(2分)
解得:U0=100V<200V
说明从进入电场到出磁场的时间最长的粒子,就是电压为100V时从B板边缘飞出的粒子。
将U0代人UAB=200sin100t(V)
n=0、1、2…… (2分)
粒子在进入磁场前的飞行时间
    (2分)
离开电场时速度偏角
           (1分)
粒子在磁场中运动的周期
飞行时间    (2分)
总时间为   (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,真空中两平行金属板A、B长L1=0.10m,间距d=/30m,两极板接在电压UAB=200sinl00πt(V)的交流电源上,与AB板相距L2=0.20m的PS右侧区间有一个范围足够大的匀强磁场,…”主要考查了你对  【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。

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