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某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动.如图所示,材料表面上方矩形区域...

某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动.如图所示,材料表面上方矩形区域PP'N'N充满竖直向下的匀强电场,宽为d;矩形区域NN′M′M充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,长为3s,宽为s;NN'为磁场与电场之间的薄隔离层.一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子,从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,运动方向不变,其动能损失是每次穿越前动能的10%,最后电子仅能从磁场边界M'N'飞出.不计电子所受重力.
(1)求电子第二次与第一次圆周运动半径之比;
(2)求电场强度的取值范围;
(3)A是M′N′的中点,若要使电子在A、M′间垂直于AM′飞出,求电子在磁场区域中运动的时间.

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(1)电子会在两个区域内来回穿梭运动,在电场区域内做直线运动,在磁场区域内做圆周运动,且运动半径越来越小.应用能量关系和在磁场中的运动半径可知运动轨迹半径之比. (2)电子不能从MM′边射出,从而确定了最大半径不能超过S,电子仅能从磁场边界M'N'飞出,电子所做的轨迹半径之和不小于3S,从这两个方面即可求出电场强度的范围. (3)最终电子离开磁场时,运动半径应大于,从而判断出能完成几个的半圆,最终时间是运动这几个半圆的时间再加上运动圆周的时间. 【解析】 (1)设圆周运动的半径分别为R1、R2、…Rn、Rn+1…,第一和第二次圆周运动速率分别为v1和v2, 动能分别为Ek1和Ek2 由:Ek2=0.81Ek1 R1=,R2= Ek1=mv12,Ek2=mv22 得:R2:R1=0.9:1 (2)设电场强度为E,第一次到达隔离层前的速率为v′,根据能量关系有: R1≤s 得:E≤ 又由:Rn=0.9n-1R1 2R1(1+0.9+0.92+…+0.9n+…)=3s 得:E> 电场强度的取值范围为<E≤ (3)设电子在匀强磁场中,圆周运动的周期为,运动的半圆周个数为n,运动总时间为t 由题意,有: R1≤s Rn+1=0.9nR1 Rn+1≥ 得:n=2 由题意知,电子在磁场中做了2个半圆和一个圆, 由: 得: 答:(1)电子第二次与第一次圆周运动半径之比是0.9:1. (2)电场强度的取值范围是 (3)电子在磁场区域中运动的时间是
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考点分析:
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(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功;
(2)人给第一辆车水平冲量的大小;
(3)第一次与第二次碰撞系统功能损失之比.

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(1)橡胶带匀速运动的速率;
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(填①、②或③).
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①为测量滑块的加速度a,须测出它在A、B间运动的____________,计算a的运动学公式是______
②根据牛顿运动定律得到a与m的关系为:manfen5.com 满分网,他想通过多次改变m,测出相应的a值,并利用上式来计算μ.若要求a是m的一次函数,必须使上式中的______保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于______
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A.③①②④
B.③④②①
C.③①④②
D.②①④③
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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