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如图所示,在直角坐标系的原点O处有一放射源,向四周均匀发射速度大小相等、方向都平...

如图所示,在直角坐标系的原点O处有一放射源,向四周均匀发射速度大小相等、方向都平行于纸面的带电粒子.在放射源右边有一很薄的挡板,挡板与xoy平面交线的两端M、N与原点O正好构成等腰直角三角形.已知带电粒子的质量为m,带电量为q,速度为υ,MN的长度为L.(不计带电粒子的重力)
(1)若在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场,要使y轴右侧所有运动的粒子都能打到挡板MN上,则电场强度E的最小值为多大?在电场强度为E时,打到板上的粒子动能为多大?
(2)若在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场,要使板右侧的MN连线上都有粒子打到,磁场的磁感应强度不能超过多少(用m、υ、q、L表示)?若满足此条件,放射源O向外发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边?

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(1)要使y轴右侧所有运动粒子都能打在 MN板上,其临界条件为:沿y轴方向运动的粒子作类平抛运动,且落在M或N点.根据牛顿第二定律求出电场强度的最小值,根据动能定理求解打到板上粒子的动能. (2)加匀强磁场后,粒子沿逆时针方向做匀速圆周运动,当轨迹以O′为圆心同时过M、N两点时,轨迹直径最小,得到粒子圆周运动的半径,由牛顿第二定律求出B的最大值.从O点向第四象限发射出的粒子均能打在MN板的左侧,占发射粒子总数的 【解析】 (1)由题意知,要使y轴右侧所有运动粒子都能打在MN板上,其临界条件为:沿y轴方向运动的粒子作类平抛运动,且落在M或N点. 则M O′=L=υt…① 加速度a=…② OO′=L=at2…③ 解①②③式得 E=…④ 由动能定理知 qE×L=Ek-…⑤ 解④⑤式得: Ek= (2)由题意知,要使板右侧的MN连线上都有粒子打到,粒子轨迹直径的最小值为MN板的长度L. R=L= B=  放射源O发射出的粒子中,打在MN板上的粒子的临界径迹如图所示. ∵OM=ON,且OM⊥ON ∴OO1⊥OO2 ∴υ1⊥υ2 ∴放射源O放射出的所有粒子中只有打在MN板的左侧. 答:(1)电场强度E的最小值为;在电场强度为E时,打到板上的粒子动能为; (2)放射源O放射出的所有粒子中只有打在MN板的左侧.
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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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