(2009•宜昌模拟)如图所示,相距2L的AB、CD两直线间的区域存在着两个方向相下方的电场界匀强电场,其中PT上方的电

(2009•宜昌模拟)如图所示,相距2L的AB、CD两直线间的区域存在着两个方向相下方的电场界匀强电场,其中PT上方的电场E1竖直向下,下方的电场E0竖直向上,PQ上连续分布着电量为+q、质量为m的粒子,依次以相同的初速度v0.垂直射入E0中,PQ=L.若从Q点射入的粒子恰从M点水平射出,其轨迹如图,MT=[L/2].不计粒子的重力及它们间的相互作用.试求:
(1)E0与E1的大小;
(2)若从M点射出的粒子恰从中点S孔垂直射入边长为a的正方形容器中,容器中存在如图所示的匀强磁场,已知粒子运动的半径小于a.欲使粒子与器壁多次垂直碰撞后仍能从S孔射出(粒子与绝缘壁碰撞时无能量和电量损失),求磁感应强度B应满足的条件?
(3)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能从CD边水平射出,这些入射点到P点的距离应满足的条件?
我不服你服我啊 1年前 已收到1个回答 举报

linet_68 花朵

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解题思路:(1)粒子在两电场中做类平抛运动,由图可得出粒子在两电场中的运动情况;分别沿电场方向和垂直电场方向列出物理规律,联立可解得电场强度的大小;(2)粒子进入磁场时做圆周运动,由题意可知其运动的临界半径值,再由牛顿第二定律可求得磁感应强度.(3)设粒子第一次达PT直线用时△t,水平位移为△x,竖直位移为△y,推导出△x和△y与时间△t的关系式,再分两种情况进行讨论:1、若粒子从E1电场垂直CD射出电场;2、若粒子从E0电场垂直CD射出电场.

(1)设粒子在E0和E1的时间分别为t1与t2,到达R时竖直速度为vy,则:
由s=[1/2]at2、v=at及F=qE=ma得:
L=[1/2]a1t
21=[1/2]
qE 0
mt
21 ①
[L/2=
1
2a2t
22]=[1/2]
qE 1
mt
22 ②
vy=
qE0
mt1=
qE1
mt2 ③
v0(t1+t2)=2L  ④
上述三式联立得:E1=2E0,E0=
9m
v20
8qL
即 E1=
9m
v20
4qL
(2)欲使粒子仍能从S孔射出,粒子的运动轨迹是如图所示
的情形,粒子运动的半径为R1
则 R1=[a
2(2n+1),n=0,1,2…
又 qv0B1=
mv
20
R1
解得:B1=
2(2n+1)mv0/qa],n=0,1,2,3…
(3)由E1=2E0及③式可得t1=2t2  则PR=2RT
设粒子第一次达PT直线用时△t,水平位移为△x,则
△x=v0△t
△y=[1/2
qE0
m(△t) 2
讨论:
1、若粒子从E1电场垂直CD射出电场,则
(3n+1)△x+
△x
2]=2L (n=0,1,2,3…)
得:△y=[1/2
qE0
m(
△x
v0) 2=
1
2
qE0
m(
4L
3(2n+1)v0) 2=
L
(2n+) 2](n=0,1,2,3…)
2、若粒子从E0电场垂直CD射出电场,则
3k△x=2L (k=1、2、3、…)
得△y=[1/2
qE0
m(
△x
v0) 2=
1
2
qE0
m(
2L
3kv0) 2=
L
4k 2](k=1、2、3、…)
答:
(1)E0与E1的大小分别为
9m
v20
8qL和
9m
v20
4qL;
(2)磁感应强度B应满足的条件是B1=
2(2n+1)mv0
qa,n=0,1,2,3….
(3)在PQ间还有许多水平射入电场的粒子通过电场后也能从CD边水平射出,这些入射点到P点的距离应满足的条件是:
1、若粒子从E1电场垂直CD射出电场,则
△y=[1/2
qE0
m(
△x
v0) 2=
1
2
qE0
m(
4L
3(2n+1)v0) 2=
L
(2n+) 2](n=0,1,2,3…)
2、若粒子从E0电场垂直CD射出电场,则
△y=[1/2
qE0
m(
△x
v0) 2=
1
2
qE0
m(
2L
3kv0) 2=
L
4k 2](k=1、2、3、…).

点评:
本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 带电粒子在电场磁场中的运动要把握其运动规律,在电场中利用几何关系得出其沿电场.和垂直于电场的运动规律;而在磁场中也是要注意找出相应的几何关系,从而确定圆心和半径.

1年前

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