如图所示,水平放置的两块带电金属板a、b平行正对.极板长度为l,板间距也为l,板间存在着方向竖直向下的匀强电场和垂直于纸

1个回答

  • 解题思路:(1)粒子匀速运动,受力平衡,根据受力平衡的条件可求得电压的大小;

    (2)磁场力对粒子不做功,只有电场力做功,求出电场力做的功即可;

    (3)撤去电场,粒子在磁场中做匀速圆周运动,根据运动的半径大小求速度的大小;

    (4)根据粒子运动的周期公式分析可得到最长的运动时间.

    (1)粒子匀速运动,受力平衡,根据受力平衡的条件可得:

    q[U/l]=qv0B,

    所以电压:

    U=lv0B;

    (2)仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍,洛伦兹力变大,但是洛伦兹力与速度的方向垂直,洛伦兹力不做功,只有电场力对粒子做功,根据动能定理可得:

    q•[1/2]U=[1/2]mv2-[1/2]mv02

    又因为 U=lv0B

    所以,粒子运动到达上极板时的动能大小为:

    EK=[1/2]mv02+[1/2]qBlv0

    (3)当粒子恰好贴着右边界飞出时为速度的一个最值,

    此时:圆心角为60度

    则由几何关系可得r=

    3l

    由牛顿第二定律得:qv0B=m

    v20

    r

    解得:v0=[5qBl/4m]

    所以速度:

    v0≥[5qBl/4m]

    当粒子从左边界飞出时,粒子做的是半径r=[1/4]l的半圆,此时有:

    r=[1/4]l=

    mv0

    qB

    所以此时的速度v0≤[qBl/4m];

    (4)由于T=[2πm/qB],与粒子的速度大小无关,所以圆心角为180度时运动时间最长,最长的时间为:

    t=[1/2]T=[πm/qB]

    故答案为:

    (1)U=lv0B;

    (2)EK=[1/2]mv02-

    1

    2qBlv0

    (3)v0≤

    qBl

    4m或v0≥

    5qBl

    4m;

    (4)[πm/qB].

    点评:

    本题考点: 带电粒子在混合场中的运动.

    考点点评: 本题比较复杂,题目的变化的情况也很多,关键是分析清楚粒子在不同的情况下的运动情况,其中只有磁场的时候,粒子可以有两种离开磁场的情况,这是本题的易错点.

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