如圖所示，某粒子源均勻地向外放射出速度一定的α粒子，粒子速度方向與水平成30°角，質(zhì)量為m，電荷量為+q。為測(cè)定其飛出的速度大小，現(xiàn)讓其先經(jīng)過一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、區(qū)域?yàn)閳A形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)該磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，它恰好能夠沿y軸進(jìn)入下方的平行板電容器，并打到置于N板的熒光屏上。調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸頭，當(dāng)觸頭P位于滑動(dòng)變阻器的中央位置時(shí)，通過顯微鏡頭看到屏上的亮點(diǎn)Q恰好能消失。已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r0，滑動(dòng)變阻器的總阻值R0=2r0，不計(jì)粒子重力，求：

（1）α粒子速度大小v0；

（2）滿足題意（即亮點(diǎn)恰好消失）的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t；

（3）該圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑R 。

 


解：（1）設(shè)平行板電容器兩端電壓為U，由閉合電路歐姆定律得

       ①     （1分）

            ②      （1分）

亮點(diǎn)恰好消失，說明粒子運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)恰好速度為零，根據(jù)動(dòng)能定理，有

        ③       （1分）

又         ④      

聯(lián)立①②③④得          ⑤     （1分）

（2）速度偏轉(zhuǎn)角為60°，可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心角為60°。設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)半徑為r，洛倫茲力充當(dāng)向心力，則有

            ⑥   （1分）

運(yùn)動(dòng)周期為       ⑦  （1分）

粒子在電場(chǎng)力作用下要重新進(jìn)入磁場(chǎng)，故運(yùn)動(dòng)時(shí)間為      ⑧（1分）

聯(lián)立⑤⑥⑦⑧得     （1分）

（3）如圖，由幾何關(guān)系可知         ⑨（1分）

聯(lián)立⑤⑥⑨解得        （1分）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?邯鄲模擬）如圖所示為某一儀器的部分原理示意圖，虛線OA、OB關(guān)于y軸對(duì)稱，且∠AOB=90°，OA、OB將xOy平面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，區(qū)域Ⅰ、Ⅲ內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E、方向相反．現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為+q（q＞0）的大量帶電粒子從x軸上的粒子源P處以速度v0沿y軸正方向射出，到達(dá)OA上的M點(diǎn)時(shí)速度與OA垂直．（不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用）求：
（1）粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的時(shí)間；
（2）為使粒子能從M點(diǎn)經(jīng)Ⅱ區(qū)域通過OB上的N點(diǎn)，M、N點(diǎn)關(guān)于y軸對(duì)稱，可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加一垂直xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值和粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅲ到達(dá)x軸上Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)；
（3）當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度取（2）問中的最小值時(shí)，且該磁場(chǎng)僅分布在區(qū)域Ⅱ內(nèi)的一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)．由于某種原因的影響，粒子經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的速度并不嚴(yán)格與OA垂直，成散射狀，散射角為θ，但速度大小均相同，如圖所示．求所有粒子經(jīng)過OB時(shí)的區(qū)域長(zhǎng)度．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示為某一儀器的部分原理示意圖，虛線OA、OB關(guān)于y軸對(duì)稱，∠AOB=90°，OA、OB將xOy平面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，區(qū)域Ⅰ、Ⅲ內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反．帶電粒子自x軸上的粒子源P處以速度v0沿y軸正方向射出，經(jīng)時(shí)間t到達(dá)OA上的M點(diǎn)，且此時(shí)速度與OA垂直．已知M到原點(diǎn)O的距離OM=a，不計(jì)粒子的重力．求：
（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大�。�
（2）為使粒子能從M點(diǎn)經(jīng)Ⅱ區(qū)域通過OB上的N點(diǎn)，M、N點(diǎn)關(guān)于y軸對(duì)稱，可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加一垂直xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值和粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅲ到達(dá)x軸上Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)；
（3）當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度�。�2）問中的最小值時(shí)，且該磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)．由于某種原因的影響，粒子經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的速度并不嚴(yán)格與OA垂直，成散射狀，散射角為θ，但速度大小均相同，如圖所示，求所有粒子經(jīng)過OB時(shí)的區(qū)域長(zhǎng)度．

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科目：高中物理 來源：2012屆江蘇省淮安市范集中學(xué)高三第一次全真模擬測(cè)試物理試卷（帶解析） 題型：計(jì)算題

如圖所示為某一儀器的部分原理示意圖，虛線OA、OB關(guān)于y軸對(duì)稱，， OA、OB將xOy平面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，區(qū)域Ⅰ、Ⅲ內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反。帶電粒子自x軸上的粒子源P處以速度v0沿y軸正方向射出，經(jīng)時(shí)間t到達(dá)OA上的M點(diǎn)，且此時(shí)速度與OA垂直。已知M到原點(diǎn)Ｏ的距離OM = a，不計(jì)粒子的重力。求：
（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大�。�
（2）為使粒子能從M點(diǎn)經(jīng)Ⅱ區(qū)域通過OB上的N點(diǎn)，M、N點(diǎn)關(guān)于y軸對(duì)稱，可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加一垂直xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值和粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅲ到達(dá)x軸上Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)；
（3）當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度�。�2）問中的最小值時(shí)，且該磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)。由于某種原因的影響，粒子經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的速度并不嚴(yán)格與OA垂直，成散射狀，散射角為，但速度大小均相同，如圖所示，求所有粒子經(jīng)過OB時(shí)的區(qū)域長(zhǎng)度。

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科目：高中物理 來源：2014屆江西省高二第四次月考物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

如圖所示為某一儀器的部分原理示意圖，虛線OA、OB關(guān)于y軸對(duì)稱，， OA、OB將xOy平面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，區(qū)域Ⅰ、Ⅲ內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反。質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子自x軸上的粒子源P處以速度v0沿y軸正方向射出，經(jīng)一定時(shí)間到達(dá)OA上的M點(diǎn)，且此時(shí)速度與OA垂直。已知M到原點(diǎn)Ｏ的距離OM = L，不計(jì)粒子的重力。求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；

（2）為使粒子能從M點(diǎn)經(jīng)Ⅱ區(qū)域通過OB上的N點(diǎn)，M、N點(diǎn)關(guān)于y軸對(duì)稱，可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)適當(dāng)范圍加一垂直xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值和粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅲ到達(dá)x軸上Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)；

（3）當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度�。�2）問中的最小值時(shí)，且該磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)。由于某種原因的影響，粒子經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的速度并不嚴(yán)格與OA垂直，成散射狀，散射角為（較�。�，但速度大小均相同，如圖所示，求所有粒子經(jīng)過OB時(shí)的區(qū)域長(zhǎng)度。

 

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科目：高中物理 來源：2011-2012學(xué)年江蘇省淮安市高三第一次全真模擬測(cè)試物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

如圖所示為某一儀器的部分原理示意圖，虛線OA、OB關(guān)于y軸對(duì)稱，， OA、OB將xOy平面分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，區(qū)域Ⅰ、Ⅲ內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反。帶電粒子自x軸上的粒子源P處以速度v0沿y軸正方向射出，經(jīng)時(shí)間t到達(dá)OA上的M點(diǎn)，且此時(shí)速度與OA垂直。已知M到原點(diǎn)Ｏ的距離OM = a，不計(jì)粒子的重力。求：

（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；

（2）為使粒子能從M點(diǎn)經(jīng)Ⅱ區(qū)域通過OB上的N點(diǎn)，M、N點(diǎn)關(guān)于y軸對(duì)稱，可在區(qū)域Ⅱ內(nèi)加一垂直xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值和粒子經(jīng)過區(qū)域Ⅲ到達(dá)x軸上Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)；

（3）當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度�。�2）問中的最小值時(shí)，且該磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)。由于某種原因的影響，粒子經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的速度并不嚴(yán)格與OA垂直，成散射狀，散射角為，但速度大小均相同，如圖所示，求所有粒子經(jīng)過OB時(shí)的區(qū)域長(zhǎng)度。

 

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