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如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧...

manfen5.com 满分网如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里.一质量为m、带电量+q、重力不计的带电粒子,以初速度v1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,后进入电场做匀加速运动,然后第二次进入磁场中运动,此后粒子在电场和磁场中交替运动.已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,以此类推.求
(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1
(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小En
(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn
(4)假设粒子在磁场中运动时,电场区域场强为零.请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中,电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程,不要求标明坐标刻度值).
(1)根据牛顿第二定律求出粒子第n次进入磁场时的半径Rn与速度的关系式,由题给条件研究粒子第2次进入磁场时的速度,即粒子第一次经过电场的过程的末速度,根据动能定理求解粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1. (2)根据第(1)问的结果可知粒子第n+1次进入磁场时和第n次进入磁场时的速度,即第n次进入电场时和穿出电场时的速度,根据动能定理求出粒子第n次经过电场时电场强度的大小En. (3)根据牛顿第二定律求出粒子第n次经过电场时的加速度,由(2)结论,由速度公式求出粒子第n次经过电场所用的时间tn. (4)根据En的表达式,分别求出粒子前三次经过电场时的电场强度,再作图. 【解析】 (1)设粒子第n次进入磁场时的半径为Rn,速度为vn,       由牛顿第二定律得           …①        由①式得   …②        因为R2=2R1,        所以V2=2v1…③       对粒子第一次在电场中运动的过程,       由动能定理得…④       联立③④式得…⑤     (2)粒子第n次进入电场时速度为vn,穿出电场时速度为vn+1,         由题意知  Vn=nv1,vn+1=(n+1)v1    …⑥         由动能定理得         …⑦       联立⑥⑦式得         …⑧      (3)设粒子第n次在电场中运动的加速度为an,       由牛顿第二定律得qEn=man…⑨       由运动学公式得vn+1-vn=antn…⑩       联立⑥⑦⑧⑨⑩式得           (4)
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考点分析:
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(1)货物到达圆轨道末端时对轨道的压力;
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①木板的加速度可以用d、t表示为a=    ;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)   
②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是   
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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