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如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=...

如图所示的平行板器件中,存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度B1=0.40T,方向垂直纸面向里,电场强度E=2.0×105V/m,PQ为板间中线.紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内,有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为B2的匀强磁场,磁场边界AO和y轴的夹角∠AOy=45°.一束带电量q=8.0×10-19C,质量m=8.0×10-26kg的正离子从P点射入平行板间,沿中线PQ做直线运动,穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2m)的Q点垂直y轴射入磁场区.(正离子重力不计)
(1)离子运动的速度为多大?
(2)要使离子都不能打到x轴上,AOy区域内磁感应强度大小B2应满足什么条件?
(3)若AOy区域内磁感应强度大小B2介于0.25T到0.5T之间,试求正离子经过x轴时的区域范围.
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(1)粒子做的直线运动,则受力平衡,根据受力平衡可以求得粒子的速度的大小; (2)要使离子都不能打到x轴上,那么粒子最大的半径应该与虚线OA相切,有几何关系即可求得磁感应强度的大小; (3)根据磁感应强度的大小可以求得粒子的运动的半径的大小,由几何关系可求出正离子经过x轴时的区域范围. 【解析】 (1)设正离子的速度为v,由于沿中线PQ做直线运动,则有qE=qvB 代入数据解得  v=5.0×105m/s      (2)如图所示,由几何关系可知使离子不能打到x轴上的最大半径 设使离子都不能打到x轴上,最小的磁感应强度大小为B, 则     代入数据解得   则 B2≥0.60T(或B2>0.60T) (3)当B2=0.5T,由得r2=0.10m   由轨迹可知,则离子经过x轴上的N点,ON=r2=0.10m 当B2=0.25T,由得r3=0.20m     由轨迹可知,离子经过x轴上的M点, OM=r3=0.2m                     则离子经过x轴时的区域范围为.
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考点分析:
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B.电压表V2(0~15V,内阻15kΩ)
C.电流表A(0~0.6A,内阻约1Ω)
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E.定值电阻R2=15kΩ
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G.学生电源(直流6V,内阻不计)
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(1)为了使测量结果更加准确,实验中所用电压表应选用______,定值电阻应选用______(均用序号字母填写);
(2)为尽量减小实验误差,并要求从零开始多取几组数据,请在方框内画出满足实验要求的电路图;
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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