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如图(a)所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个...

如图(a)所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有一个以点(3L,0)为圆心,半径为L的圆形区域,圆形区域与x轴的交点分别为M、N.现有一质量为m,带电量为e的电子,从y轴上的A点以速度v沿x轴正方向射入电场,飞出电场后恰能从M点进入圆形区域,速度方向与x轴夹角30°,此时圆形区域加如图(b)所示周期性变化的磁场(以电子进入圆形区域开始计时,且磁场方向以垂直于纸面向外为正方向),最后电子运动一段时间后从N点飞出,速度方向与x轴夹角也为30°.求:
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(1)电子进入圆形区域时的速度大小;
(2)0≤x≤L区域内匀强电场的场强大小;
(3)写出圆形区域磁场的变化周期T、磁感应强度B的大小各应满足的表达式.
(1)电子在电场中作类平抛运动,离开电场时电子的速度方向与x轴夹角30°,,可求得电子进入圆形区域时的速度v. (2)运用运动的分解法研究可知:电子竖直方向上做初速度为零的匀加速运动,vy=vtan30°=at=,水平方向t=,联立可求出E. (3)在磁场变化的半个周期内电子的偏转角为60°,由几何知识得到在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移等于电子的轨迹半径R,由题意,粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是:,由牛顿第二定律得到半径R=,联立得到磁感应强度B的大小表达式.电子在磁场变化的半个周期恰好转过圆周,同时MN间运动时间是磁场变化半周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求,应满足的时间条件:,而T=,可求得T的表达式. 【解析】 (1)电子在电场中作类平抛运动,射出电场时, 由速度关系: 解得 (2)由速度关系得   在竖直方向            解得   (3)在磁场变化的半个周期内粒子的偏转角为60°,所以,在磁场变化的半个周期内,粒子在x轴方向上的位移等于R.粒子到达N点而且速度符合要求的空间条件是:     电子在磁场作圆周运动的轨道半径  得   若粒子在磁场变化的半个周期恰好转过圆周,同时MN间运动时间是磁场变化半周期的整数倍时,可使粒子到达N点并且速度满足题设要求.应满足的时间条件: 代入T的表达式得: 答:(1)电子进入圆形区域时的速度大小是; (2)0≤x≤L区域内匀强电场的场强大小是; (3)写出圆形区域磁场的变化周期表达式为、磁感应强度B的大小表达式是得 .
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考点分析:
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在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:
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A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内电阻1.0Ω左右)
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C.电流表A2(量程0-0.6A,最小刻度0.02A,内阻未知)
D.滑动变阻器R1(0-20Ω,5A)
E.滑动变阻器R2(0-200Ω,l A)
F.定值电阻R(990Ω)
G.开关和导线若干
①某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个电流表,于是他设计了如图甲所示的(a)、(b)两个实验电路,其中
合理的是______图所示的电路;在该电路中,为了操作方便且能准确地进行测量,滑动变阻器应选______(填写器材前的字母代号).
②图乙为该同学根据①中选出的合理的实验电路,移动滑动变阻器,电流表A1和电流表A2分别测得多组I1和I2,并画出I1-I2图线,则由图线可得被测电池的电动势E=______V(取三位有效数),内阻r=______Ω(取二位有效数).
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①螺旋测微器的构造如图甲所示,测微螺杆P与固定刻度M之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮K每旋转一周,P前进或后退______mm,而可动刻度N上的刻度为50等份,每转动一小格,P前进或后退______mm.
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③如图乙所示,被测物体的长度是______mm.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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