如图a所示,一个质量为m=2.O×1O-11kg,电荷量q=1.O×1O-5C的带负电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电压加速后,垂直于场强方向进入两平行金属板间的匀强偏转电场。

◎ 题目

如图a所示,一个质量为m = 2.O×1O-11kg,电荷量q =1.O×1O-5C的带负电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电压加速后,垂直于场强方向进入两平行金属板间的匀强偏转电场。偏转电场的电压U2=100V,金属板长L=20cm,两板间距d =1Ocm.

小题1:粒子进人偏转电场时的速度v0大小;
小题2:粒子射出偏转电场时的偏转角θ
小题3:在匀强电场的右边有一个足够大的匀强磁场区域。若以粒子进入磁场的时刻为t =0,磁感应强度B的大小和方向随时间的变化如图b所示,图中以磁场垂直于纸面向内为正。如图建立直角坐标系(坐标原点为微粒进入偏转电场时初速度方向与磁场的交边界点)。求在t =×10-6s时粒子的位置坐标(X,Y)。(答案可以用根式表示,如用小数,请保留两位有效数字)

◎ 答案


小题1:1.0×104m/s
小题2:
小题3:

◎ 解析

(1)粒子在加速电场中由动能定理得
         解得v0=1.0×104m/s (3分)
(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,有 
(1分), (1分)
飞出电场时,速度偏转角的正切:
     (2分)
解得 θ="30°   " (1分)
飞出电场时,偏转距离
     (1分)
(3)进入磁场时粒子的速度       (1分)

设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T,圆周运动半径为r。则由
          (1分)
          (1分)
依题意,知粒子在t=0到t内和在tt时间内在磁场中转过的圆弧所对的圆心角均为,粒子的运动轨迹应如图所示。
由几何关系得    (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图a所示,一个质量为m=2.O×1O-11kg,电荷量q=1.O×1O-5C的带负电粒子(重力忽略不计),从静止开始经U1=100V电压加速后,垂直于场强方向进入两平行金属板间的匀强偏转电场。…”主要考查了你对  【带电粒子在复合场中的运动】  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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