(2010•崇文区一模)如图甲所示,两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的交流电压u,金属板间电场可看做均匀、且两

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  • 解题思路:(1)将带电粒子的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解,水平方向为匀速运动,竖直方向为初速度为零的匀加速运动,根据运动学公式列式求解;

    (2)带电粒子从平行板边缘射出时,电场力做功最多,获得的动能最大,根据动能定理列式求解;

    (3)经过电场偏转后,粒子速度向上偏转或向下偏转,画出可能的两种轨迹图,根据洛伦兹力提供向心力得到轨道半径,通过几何关系得到向上偏转的距离表达式进行分析.

    (1)设带电粒子刚好从极板边缘射出电场时电压为U

    [d/2=

    1

    2at2

    a=

    Eq

    m=

    Uq

    dm]

    t=

    l

    v0

    解得

    U=25V

    即带电粒子刚好从极板边缘射出时两金属板间的电压为25V.

    (2)带电粒子刚好从极板边缘射出电场时速度最大,设最大速度为vm,由动能定理

    [qU/2=

    1

    2m

    v2m−

    1

    2m

    v20]

    vm=5

    5×104m/s

    即带电粒子进入磁场时粒子最大速度的大小为5

    5×104m/s.

    (3)粒子进入磁场后做匀速圆周运动,其可能的两种轨迹如图;

    设粒子进入磁场时速度方向与OO'的夹角为θ

    则任意时刻粒子进入磁场的速度大小v=

    v0

    cosθ

    粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为RR=

    mv

    qB=

    mv0

    qBcosθ

    设带电粒子从磁场中飞出的位置与进入磁场的位置之间的距离为l,l=2Rcosθ=

    2mv0

    qB

    由上式可知,射出电场的任何一个带电粒子,进入磁场时的入射点与射出磁场时的出射点间距离为定值,l与θ无关,与所加电压值无关

    两点间的距离为:l=0.4m,

    故任意时刻从电场射出的带电粒子,进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为定值,两点间的距离为0.4m.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

    考点点评: 本题关键是画出粒子进入磁场后的各种可能的运动轨迹,根据洛伦兹力提供向心力列式后得出半径和周期,然后求出磁偏转的距离表达式,从而得到磁偏转的范围.

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