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如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值...

manfen5.com 满分网如图所示,M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值.静止的带电粒子带电量为+q,质量为m(不计重力),从点P经电场加速后,从小孔 Q进入N板右侧的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外,CD为磁场边界上的一绝缘板,它与N板的夹角为a=45°,孔Q到板的下端C的距离为L.当M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上.求:
(1)两板间电压的最大值Um
(2)CD板上可能被粒子打中的区域的长度x;
(3)粒子在磁场中运动的最长时间tm
(1)粒子恰好垂直打在CD板上,根据粒子的运动的轨迹,可以求得粒子运动的半径,由半径公式可以求得电压的大小; (2)当粒子的运动的轨迹恰好与CD板相切时,这是粒子能达到的最下边的边缘,在由几何关系可以求得被粒子打中的区域的长度. (3)打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长,均为半周期,根据周期公式即可求解. 【解析】 (1)M、N两板间电压取最大值时,粒子恰垂直打在CD板上, 所以圆心在C点,CH=QC=L,故半径R1=L 又因qvB=m qUm= 所以Um= (2)设轨迹与CD板相切于K点,半径为R2,在△AKC中: sin45°= 所以R2=()L 即KC长等于R2=()L 所以CD板上可能被粒子打中的区域即为HK的长度, x=HK=R1-R2=()L (3)打在QE间的粒子在磁场中运动的时间最长,均为半周期: T= 所以 答:(1)两板间电压的最大值Um为; (2)CD板上可能被粒子打中的区域的长度x为()L; (3)粒子在磁场中运动的最长时间tm为.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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