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坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小都是v0,在0<y<d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为,其中q与m分别为α粒子的电量和质量;在d<y<2d的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板,放置于y=2d处,如图所示,.观察发现此时恰无粒子打到ab板上.(不考虑a粒子的重力)

(1)求α粒子刚进人磁场时的动能;

(2)求磁感应强度B的大小;

(3)将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上?并求出此时ab板上被α粒子打中的区域的长度.

 

(1)(2)(3)

解析:(1)根据动能定理:可得

末动能(5分)

2)根据上题结果可知,对于沿x轴正方向射出的粒子进入磁场时与x轴正方向夹角,其在电场中沿x方向的位移,易知若此粒子不能打到ab板上,则所有粒子均不能打到ab板,因此此粒子轨迹必与ab板相切,可得其圆周运动的半径

又根据洛伦兹力提供向心力

可得(8分)

(3)易知沿x轴负方向射出的粒子若能打到ab板上,则所有粒子均能打到板上。其临界情况就是此粒子轨迹恰好与ab板相切。由图可知此时磁场宽度为原来的

即当ab板位于的位置时,恰好所有粒子均能打到板上;

ab板上被打中区域的长度

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?天津三模)如图所示,在xoy坐标系坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小均为v0,在0<y<d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为E=
3m
v
2
0
2qd
,其中q与m分别为α粒子的电量和质量;在d<y<2d的区域内分布有垂直于xoy平面向里的匀强磁场,mn为电场和磁场的边界.ab为一块很大的平面感光板垂直于xoy平面且平行于x轴,放置于y=2d处,如图所示.观察发现此时恰好无粒子打到ab板上.(不考虑α粒子的重力及粒子间的相互作用),求:
(1)α粒子通过电场和磁场边界mn时的速度大小及距y轴的最大距离;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)将ab板至少向下平移多大距离才能使所有的粒子均能打到板上?此时ab板上被α粒子打中的区域的长度.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?台州模拟)如图所示.坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的第一象限各个方向发射同一种粒子,速度大小都是v0,粒子的电量为q>0、质量为m.在0≤x,0≤y≤d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为E电=
mv02
2qd
,其中q与m分别为粒子的电量和质量;在d<y<2d的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场.粒子在磁场中运动的最短时间为粒子在磁场中运动周期的
1
6
.不计粒子重力及粒子间的相互作用.求:
(1)粒子刚离开电场时的动能;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)若磁感应强度不变,则当磁场的ab边界平移多少距离,恰能保证所有粒子不从ab边界飞出.求粒子第一次飞入磁场的右边界点的坐标值和飞出磁场的左边界点的坐标值.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2010?杭州二模)坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小都是v0,在0<y<d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为E=
3m
v
2
0
2qd
,其中q与m分别为α粒子的电量和质量;在d<y<2d的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板,放置于y=2d处,如图所示.观察发现此时恰无粒子打到ab板上.(不考虑a粒子的重力)
(1)求α粒子刚进人磁场时的动能;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上?并求出此时ab板上被α粒子打中的区域的长度.

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科目:高中物理 来源: 题型:

坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小都是v0,在0<y<d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为,其中qm分别为α粒子的电量和质量;在的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板,放置于处,如图所示.观察发现此时无粒子打到ab板上.(不考虑a粒子的重力)

  (1)求α粒子刚进人磁场时的动能;

  (2)求磁感应强度B的大小;

  (3)将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上?并求出此时ab板上被α粒子打中的区域的长度.

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科目:高中物理 来源:2012届河北省衡水中学高三下学期一调考试物理卷(带解析) 题型:计算题

坐标原点O处有一点状的放射源,它向xoy平面内的x轴上方各个方向发射α粒子,α粒子的速度大小都是v0,在0<y<d的区域内分布有指向y轴正方向的匀强电场,场强大小为,其中q与m分别为α粒子的电量和质量;在d<y<2d的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场.ab为一块很大的平面感光板,放置于y=2d处,如图所示,.观察发现此时恰无粒子打到ab板上.(不考虑a粒子的重力)

(1)求α粒子刚进人磁场时的动能;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)将ab板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上?并求出此时ab板上被α粒子打中的区域的长度.

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