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如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏...

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问题详情:

如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏的ON区域.

已知:电场方向沿纸面竖直向上、宽度为d,P、Q两点在竖直方向上的距离为d;QD为磁场的水平分界线,上方磁场垂直纸面向外、下方磁场垂直纸向里、磁感应强度大小相同,磁场宽度为d;粒子质量为m、带电量为q,不计重力,进入电场的速度为v0.

(1)求电场强度E的大小;

(2)大致画出粒子以最大半径穿过磁场的运动轨迹

(3)求磁感应强度的最小值B.

如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏...

【回答】

考点:  带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

专题:  带电粒子在复合场中的运动专题.

分析:  (1)带电粒子在电场中做类平抛运动,根据平抛运动的基本公式求解即可;

(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,画出轨迹;

(3)粒子以最大半径穿过磁场时,对应的磁感应强度最小,粒子在磁场中,根据牛顿第二定律列式结合几何关系即可求解.

解答:  解:(1)带电粒子在电场中做类平抛运动,设电场强度为E,运动时间为t,运动的加速度为a,则有:

d=v0t

d=如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第2张

粒子在电场中,根据牛顿第二定律得:

Eq=ma

解得:E=如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第3张

(2)粒子以最大半径穿过磁场的运动轨迹如图所示:

(3)粒子以最大半径穿过磁场时,对应的磁感应强度最小,设其值为B,如图,设在Q点时的速度为v,沿电场方向的分速度为vy,进入磁场后粒子做圆周运动的轨道半径为r,

粒子在磁场中,根据牛顿第二定律得:

qBv=如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第4张

由几何关系得:△Qvvy∽△QAC

如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第5张

又粒子在电场中:vy=at

解得:B=如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第6张

答:(1)电场强度E的大小为如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第7张

(2)粒子以最大半径穿过磁场的运动轨迹,如图所示;

(3)磁感应强度的最小值B为如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第8张

如图,带电粒子垂直电场线方向进入有界匀强电场,从Q点飞出时又进入有界的匀强磁场,并从D点离开磁场且落在了荧光屏... 第9张

点评:  本题考查了粒子在电场与磁场中的运动,粒子在电场中做类平抛运动,在磁场中做匀速圆周运动,分析清楚粒子运动过程、应用类平抛运动规律与牛顿第二定律即可正确解题.

知识点:质谱仪与回旋加速器

题型:计算题

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