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如图所示的坐标系,在y轴左侧有垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场.在x=L处,有...

如图所示的坐标系,在y轴左侧有垂直纸面、磁感应强度为B的匀强磁场.在x=L处,有一个与x轴垂直放置的屏,y轴与屏之间有与y轴平行的匀强电场.在坐标原点O处同时释放两个均带正电荷的粒子A和B,粒子A的速度方向沿着x轴负方向,粒子B的速度方向沿着x轴正方向.已知粒子A的质量为m,带电量为q,粒子B的质量是n1m,带电量为n2q,释放瞬间两个粒子的速率满足关系式mvA=n1mvE.若已测得粒子A在磁场中运动的半径为r,粒子B击中屏的位置到x轴的距离也等于r.粒子A和粒子B的重力均不计.
(1)试在图中画出粒子A和粒子B的运动轨迹的示意图.
(2)求:粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离.

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(1)粒子A在磁场中做半个圆周的匀速圆周运动后进入电场做类平抛运动,粒子B在电场中做类平抛运动,可画出轨迹. (2)粒子A在磁场中做匀速圆周运动时,由洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律求出轨迹的半径.粒子A和粒子B做类平抛运动过程中,运用运动的分解法求出偏转的距离,由几何关系即可求解粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离. 【解析】 (1)粒子A在磁场中做半个圆周的匀速圆周运动后进入电场做类平抛运动,设打在屏上的位置为Q点,粒子B直接在电场中做类平抛运动,设打在屏上的位置为P点,轨迹如图所示. (2)由题意,两个粒子的速率满足关系式 mvA=n1mvB  粒子A在磁场中做匀速圆周运动,由牛顿第二定律  得,    qvAB=m 解得  vA=,vB= 粒子A和粒子B做类平抛运动过程中,沿电场方向上的侧移分别为 yA=, yB=r= 由以上两式解得 yA= 所以,粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离为△y=(2r-yA)+r=3r- 答: (1)粒子A和粒子B的运动轨迹的示意图如图所示. (2)粒子A和粒子B打在屏上的位置之间的距离是3r-.
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考点分析:
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如图所示,一束极细的可见光照射到金属板上的A点,可以从A点向各个方向发射出速率不同的电子,这些电子被称为光电子.金属板左侧有一个方向垂直纸面向里、磁感应强度为B,且面积足够大的匀强磁场,涂有荧光材料的金属小球P(半径忽略不计)置于金属板上的A点的正上方,A、P同在纸面内,两点相距L.从A点发出的光电子,在磁场中偏转后,有的能够打在小球上并使小球发出荧光.现已测定,有一个垂直磁场方向、与金属板成θ=30°角射出的光电子击中了小球.求这一光电子从金属板发出时的速率v和它在磁场中运动的可能时间t.已知光电子的比荷为manfen5.com 满分网

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(1)磁场的方向;
(2)安培力的大小;
(3)铜棒的重力.

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某研究性小组的同学们在探究安培力的大小和方向与哪些因素有关时,设计了以下两个实验.
实验一:利用如图所示的安培力演示器先探究影响安培力大小的因素.第一步,当通电导线长度和磁场一定,调节滑动变阻器的滑片改变电流,观察:指针发生偏转,且偏转角度随电流增大而增大.第二步,当通电电流和磁场一定,改变导线的长度,分别观察:指针发生偏转的角度随导线长度的增大而增大.第三步,当通电电流和导线长度一定,更换磁铁,再次分别观察:指针发生偏转的角度不同.
实验二:利用安培力演示器对安培力的方向进行对比探究.先后按照下表实验序号1、2、3的图例做实验,观察到的相关现象已分别记录在对应的图例下面的表格里.
实验序号123


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磁场方向竖直向下竖直向下竖直向上
电流方向水平向里水平向外水平向外
受力方向水平向左水平向右水平向左
(1)通过实验一的对比探究,可以得到影响安培力大小的因素有:    ;且安培力大小与这些因素的定性关系是:   
(2)通过实验二的对比探究,可以得到安培力的方向与    方向、    方向有关;且三者方向的关系是:当I⊥B时,   
(3)通过实验一的对比探究,能否得出安培力大小的计算公式?    (填“能”或“不能”)通过实验二的对比探究,能否得出安培力方向的规律--左手定则?    (填“能”或“不能”)
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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