题目
题型:不详难度:来源:
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问:(1)请分段描述正离子自S1到荧光屏D的运动情况.
(2)如果正离子垂直打在荧光屏上,电压表的示数多大?
(3)调节滑动变阻器滑片P的位置,正离子到达荧光屏的最大范围多大?
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答案
(2)设离子由电场射出后进入磁场时的速度为v.因离子是沿圆心O的方向射入磁场,由对称性可知,离子射出磁场时的速度方向的反向延长线也必过圆心O.离开磁场后,离子垂直打在荧光屏上(图中的O′点),则离子在磁场中速度方向偏转了90°,由几何知识可知,离子在磁场中做圆周运动的半径
r′=R=10
3 |
设离子的电荷量为q、质量为m,进入磁场时的速度为v有
由qvB=m
v2 |
r′ |
mv |
qB |
设两金属板间的电压为U,离子在电场中加速,由动能定理有:
qU=
1 |
2 |
而
q |
m |
由②③两式可得U=
B2r′2q |
2m |
代入有关数值可得U=30V,也就是电压表示数为30V.
(3)因两金属板间的电压越小,离子经电场后获得的速度也越小,离子在磁场中作圆周运动的半径越小,射出电场时的偏转角越大,也就越可能射向荧光屏的左侧.
由闭合电路欧姆定律有,I=
E |
R1+R2+r |
当滑动片P处于最右端时,两金属板间电压最大,为Umax=I(R1+R2)=90V
当滑动片P处于最左端时,两金属板间电压最小,为Umin=IR1=10V
两板间电压为Umin=10V时,离子射在荧光屏上的位置为所求范围的最左端点,由②③可解得离子射出电场后的速度大小为v1=2×103m/s,离子在磁场中做圆运动的半径为r1=0.1m.
此时粒子进入磁场后的径迹如图答2所示,O1为径迹圆的圆心,A点为离子能射到荧光屏的最左端点.由几何知识可得:
tan
α |
2 |
r1 |
R |
| ||
3 |
所以AO′=Htan(90°-α)=2×10
3 |
| ||
3 |
而两板间电压为Umax=90V时,离子射在荧光屏上的位置为所求范围的最右端点,此时粒子进入磁场后的径迹如图答3所示,
同理由②③可解得离子射出电场后的速度大小为v1=6×103m/s,离子在磁场中做圆运动的半径为r1=0.3m,或直接由⑤式求得r2=0.3m
由几何知识可得tan
β |
2 |
r2 |
R |
3 |
所以O′B=Htan(β-90°)=2×10
3 |
| ||
3 |
离子到达荧光屏上的范围为以O′为中点的左右两侧20cm.
答:(1)正离子自S1到荧光屏D的运动情况是正离子在两金属板间作匀加速直线运动,离开电场后做匀速直线运动,进入磁场后做匀速圆周运动,离开磁场后,离子又做匀速直线运动,直到打在荧光屏上.
(2)如果正离子垂直打在荧光屏上,电压表的示数30V.
(3)调节滑动变阻器滑片P的位置,正离子到达荧光屏的最大范围是以O′为中点的左右两侧20cm.
核心考点
试题【如图所示,在以O为圆心,半径为R=103cm的圆形区域内,有一个水平方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B=0.10T,方向垂直纸面向外.竖直平行放置的两金属板A、】;主要考察你对静电现象等知识点的理解。[详细]
举一反三
A.4.5Ek | B.4Ek | C.6Ek | D.9.5Ek |
(1)偏转电场中,若单位偏转电压引起的偏移距离叫示波管的灵敏度,请通过计算说明提高示波管的灵敏度的办法;
(2)求电子离开偏转电场时的动能大小.
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A.3 | B.4 | C.5 | D.8 |
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(1)求t=
1 |
400 |
(2)在图3给出的坐标平面内,画出P、Q两点电势差UPQ随时间变化的关系图线(要求标出横、纵坐标标度,至少画出一个周期);
(3)如图4所示为竖直放置的两块平行金属板X、Y,两板间距d=0.17m.将电压UPQ加在两板上,P与X相连,Q与Y相连.将一个质量m=2.4×10-12kg,电量q=+1.7×10-10C的带电粒子,在t0=6.00×10-3s时刻,从紧临X板处无初速释放.求粒子从X板运动到Y板经历的时间.(不计粒子重力)
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