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在如图甲所示的区域里,存在指向纸外的磁感应强度为B=2πm/q的匀强磁场;在竖直方向存在随时间交替变化的如图乙所示的匀强电场,电场大小E0=mg/q,已知竖直向上为正方向.一倾角为θ长度足够的光滑绝缘斜面竖直放置其中,斜面上一带正电小球(质量为m,带电量为q)从t=0时刻由静止开始沿斜面滑下.设第1秒内小球不会脱离斜面,求:

(1)第1秒末小球的速度.

(2)第2秒内小球离开斜面的最大距离.

(3)第5秒内带电小球不离开斜面则斜面倾角θ应满足的条件.

解:(1)第1秒内小球加速度为a,速度为v

(mg+qE)sinθ=ma  ① 

v=a·t1  ② 

由①②得v=2gsinθ  ③ 

(2)第2秒内电场力与重力平衡,带电小球做匀速圆周运动,设圆周运动的半径为r.因为小球做圆周运动的周期为1 s,所以离开斜面最大距离为直径.设最大距离为L.

Bqv=  ④ 

L=2r  ⑤ 

L=  ⑥ 

(3)第5秒内仍在斜面上,则有

v′=a·3  ⑦ 

Bqv′≤(mg+qE)cosθ  ⑧ 

所以θ≤arctan  ⑨


练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?龙岩模拟)制作半导体时,需向单晶硅或其他晶体中掺入杂质.单晶硅内的原子是规则排列的,在两层电子间的间隙会形成如图甲所示的上下对称的匀强电场,设某空间存在上下对称的匀强电场,并在该电场中的下半区域加一方向垂直纸面向里的匀强磁场,如图乙所示.电量为+q、质量为m的带电小球从上边界以初速度v0垂直电场入射.已知上下场区的宽均为d,长为L,电场强度E=
mg
q
,初速度v0=
3
2
gd
,sin37°=
3
5
,cos37°=
4
5

求:
(1)小球第一次经过对称轴OO′时的速度;
(2)要使小球不越过下边界,所加磁场的磁感应强度B的最小值;
(3)若所加磁场的磁感应强度B′=
2m
qd
gd
,且L=20d,求小球在场区运动的总时间.

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科目:高中物理 来源:2012-2013学年河北唐山一中第一学期高三第二次月考物理试卷(带解析) 题型:计算题

在如图甲所示的装置中,阴极K能够连续不断地发射初速不计的电子,这些电子经PK间的电场加速后,都能通过P板上的小孔沿垂直于P板的方向进入P板右侧的区域,打到P板右侧L远处且与P平行的荧光屏Q上的O点,由于PK相距很近,所有电子通过电场所用时间忽略不计。现在PQ间加垂直纸面向里的匀强磁场,且从某一时刻t=0开始,在PK间加一周期性变化的电压,电压随时间的变化关系如图乙所示,则从该时刻起,所有从小孔射出的电子恰好能全部打到荧光屏上。已知电子质量为m,带电量为e,粒子在磁场中做圆周运动的周期小于4T0,求:

(1)电子打到荧光屏上的范围;
(2)从t=0时刻开始在电压变化的一个周期内,打到屏上距O点最近的电子与最远的电子的时间

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科目:高中物理 来源: 题型:

在如图甲所示的装置中,阴极K能够连续不断地发射初速不计的电子,这些电子经P、K间的电场加速后,都能通过P板上的小孔沿垂直于P板的方向进入P板右侧的区域,打到P板右侧L远处且与P平行的荧光屏Q上的O点,由于P、K相距很近,所有电子通过电场所用时间可忽略不计。现在P与Q间加垂直纸面向里的匀强磁场,且从某一时刻t=0开始,在P、K间加一周期性变化的电压,电压随时间的变化关系如图乙所示,则从该时刻起,所有从小孔射出的电子恰好能全部打到荧光屏上。已知电子质量为m,带电量为e。求:

(1)电子打到荧光屏上的范围;

(2)从t=0开始电压变化的一个周期内,打到屏上距O点最近的电子与最远的电子的时间差。

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2013唐山一中检测)在如图甲所示的装置中,阴极K能够连续不断地发射初速不计的电子,这些电子经PK间的电场加速后,都能通过P板上的小孔沿垂直于P板的方向进入P板右侧的区域,打到P板右侧L远处且与P平行的荧光屏Q上的O点,由于PK相距很近,所有电子通过电场所用时间忽略不计。现在PQ间加垂直纸面向里的匀强磁场,且从某一时刻t=0开始,在PK间加一周期性变化的电压,电压随时间的变化关系如图乙所示,则从该时刻起,所有从小孔射出的电子恰好能全部打到荧光屏上。已知电子质量为m,带电量为e,粒子在磁场中做圆周运动的周期小于4T0,求:

(1)电子打到荧光屏上的范围;

(2)从t=0时刻开始在电压变化的一个周期内,打到屏上距O点最近的电子与最远的电子的时间差。

 


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