(2013•开封一模)如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C,从静止开始经

(2013•开封一模)如图所示,一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+1.0×10-5C,从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后,水平进入两平行金属板间的偏转电场中,微粒射出电场时的偏转角θ=60°,并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,微粒射出磁场时的偏转角也为θ=60°.已知偏转电场中金属板长L=2
3
cm,圆形匀强磁场的半径R=10
3
cm,重力忽略不计.求:
(1)带电微粒经U1=100V的电场加速后的速率;
(2)两金属板间偏转电场的电场强度E;
(3)匀强磁场的磁感应强度的大小.
vicky0718 1年前 已收到1个回答 举报

zhaoliang9696 幼苗

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解题思路:(1)根据动能定理求解带电微粒经U1=100V的电场加速后的速率;
(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动,运用运动的分解法研究:在水平方向微粒做匀速直线运动,在竖直方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解电场强度.
(2)带电微粒进入磁场后做匀速圆周运动,轨迹对应的圆心角就等于速度的偏向角,作出轨迹,得到轨迹的圆心角,由几何知识求出轨迹半径,由牛顿第二定律求解磁感应强度的大小.

(1)带电微粒经加速电场加速后速度为v1
根据动能定理:qU1=[1/2m
v21]
得:v1=

2U1q
m=1.0×104m/s
(2)带电微粒在偏转电场中只受电场力作用,做类平抛运动.在水平方向微粒做匀速直线运动.
水平方向:v1=[L/t]
带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动,加速度为a,出电场时竖直方向速度为v2
竖直方向:a=[qE/m]
由几何关系:tanθ=
v2
v1,由题θ=60°
解得:E=10000V/m.
(3)设带电粒子进磁场时的速度大小为v,则:v=
v1
cos60°=2×104m/s
由粒子运动的对称性可知,入射速度方向过磁场区域圆心,则出射速度反向延长线过磁场区域圆心,粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,则轨迹半径为:r=Rtan60°=0.3m
由:qvB=m
v2
r
得:B=[mv/qr]=0.13T
答:(1)带电微粒经U1=100V的电场加速后的速率是1.0×104m/s;
(2)两金属板间偏转电场的电场强度E是10000V/m;
(3)匀强磁场的磁感应强度的大小是0.13T.

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: 本题的难点是作出粒子的运动轨迹,根据几何知识得到轨迹半径与磁场边界半径的关系.

1年前

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