满分5 > 高中物理试题 >

如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭...

如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝abcd,外筒的外半径为r0.在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场.一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝aS点出发,初速为零.如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少(不计重力,整个装置在真空中)?

 

 

【解析】带电粒子从S出发,在两筒之间的电场力作用下加速,沿径向穿出a而进入磁场区,在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动.粒子再回到S点的条件是能沿径向穿过狭缝b,只要穿过了b,粒子就会在电场力作用下先减速,再反向加速,经b重新进入磁场区,然后,粒子将以同样方式经过c、d,再经过a回到S点. 设粒子射入磁场区的速度为v,根据能量守恒,mv2=qU 设粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径为R,由洛仑兹力公式和牛顿定律得 m=qBv 由前面分析可知,要回到S点,粒子从a到b必经过圆周.所以半径R必定等于筒的外半径r0,即 R=r0由以上各式解得U= 思路分析:根据题意可知粒子运动具有周期性,所以可以根据图形计算半径,再根据洛伦兹力提供向心力,解得速度。带电场中应用动能定理,解得电压U。
复制答案
考点分析:
相关试题推荐

如图所示,在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,场强为E。一质量为m,电荷量为-q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出。射出之后,第三次到达x轴时,它与点O的距离为L

1)求此粒子射出时的速度v    

2)运动的总路程s(重力不计)。

 

查看答案

如图所示,质量为0.1g的小球,带有5×10-4C的正电荷,套在一根与水平方向成37°角的足够长的绝缘杆上,小球与杆之间的动摩擦因数为μ=0.5,杆所在空间有磁感应强度B=0.4T的匀强磁场,小球由静止开始下滑,它的最大加速度为________ms2,最大速率为________ms.

 

查看答案

如图所示,足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,现从ad边的中心O点处,垂直磁场方向射入一速度为v0的带正电粒子,v0ad边的夹角为30°.已知粒子质量为m,带电量为qad边长为L,不计粒子的重力.

 

1)求要使粒子能从ab边射出磁场,v0的大小范围.

2)粒子在磁场中运动的最长时间是多少?在这种情况下,粒子将从什么范围射出磁场?

 

查看答案

如图所示,质量为60g的钢棒长为a=20cm,棒两端与长为L=30cm的细软铜线相连,吊在磁感应强度B=0.5T、竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过稳恒电流I后,钢棒向上摆动,最大偏角θ=60°gl0m/s2.求:

1)铜棒中电流I的大小及方向.

2)铜棒在摆动过程中的最大速度.

 

查看答案

如图所示,电阻R18Ω,电动机绕组电阻R02Ω,当电键K断开时,电阻R1消耗的电功率是2.88W;当电键闭合时,电阻R1消耗的电功率是2W,若电源的电动势为6V。求:电键闭合时,电动机输出的机械功率。

 

 

查看答案
试题属性

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.