如圖甲所示,在真空中,有一邊長為a的正方形區(qū)域內存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外.在磁場右側有一對平行金屬板MN,兩板間距及板長均為b,板間的中心線O1O2與正方形的中心O在同一直線上.有一電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子以速度v0從正方形的底邊中點P沿PO方向進入磁場,從正方形右側O1點水平飛出磁場時,立即給M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出.(不計粒子所受到的重力、兩板正對面之間為勻強電場,邊緣電場不計)

(1)求磁場的磁感應強度B

(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的表達式(用題目中的已知量).

(3)若在M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓經過T/4后,該粒子剛好從O1點水平飛入M、N兩板間,最終從O2點水平射出,且粒子在板間運動時間正好等于,求粒子在兩板間運動過程中,離M板的最小距離.

解:

(1)(4分)粒子自a點進入磁場,從O1點水平飛出磁場,則其運動的軌道半徑為a/2

qv0Bm ,   (2分)

解得:B.   (2分)

(2)(8分)粒子自O1點進入電場后恰好從M板的邊緣平行極板飛出,設運動時間為t,根據(jù)類平拋運動規(guī)律有:

b=v0t(1分)

=2n· ()2       (2分)

tnT (n=1,2,3…)  (1分)

解得:T (n=1,2,3…)     (2分)

U0 (n=1,2,3…).    (2分)

(3)當MN板加上電壓后時,粒子距離M板最近。  (2分)

d=  (4分)

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖甲所示,在真空中,有一邊長為a的正方形區(qū)域內存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外.在磁場右側有一對平行金屬板M和N,兩板間距及板長均為b,板間的中心線O1O2與正方形的中心O在同一直線上.有一電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子以速度v0從正方形的底邊中點P沿PO方向進入磁場,從正方形右側O1點水平飛出磁場時,立即給M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出.(不計粒子所受到的重力、兩板正對面之間為勻強電場,邊緣電場不計) 
(1)求磁場的磁感應強度B.
(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的表達式(用題目中的已知量).
(3)若在M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓經過T/4后,該粒子剛好從O1點水平飛入M、N兩板間,最終從O2點水平射出,且粒子在板間運動時間正好等于T,求粒子在兩板間運動過程中,離M板的最小距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,在真空中,虛線所圍的圓形區(qū)域內存在范圍足夠大的勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里.在磁場右側有一對平行板M和N,兩板間距離為6L0,板長為12L0,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上且O1恰在磁場邊緣.給M、N板上加上如圖乙所示的電壓,電壓大小恒為U0,周期大小可調.在t=0時刻,有一電荷量為q、質量為m的帶電粒子,從M、N板右側沿板的中心以大小為v的速度向左射入M、N之間,粒子剛好以平行于M、N板的速度穿出電場.(不計粒子重力)

(1)求周期T應該滿足的條件
(2)若粒子恰好從金屬板的左邊緣沿平行板的速度離開電場,進入磁場后又能平行于M、N極板返回電場,求磁場磁感應強度B的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,在真空中,半徑為R的圓形區(qū)域內存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外。在磁場右側有一對平行金屬板M和N,兩板間距離為R,板長為2R,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上。有一電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子,以速度v0從圓周上的a點沿垂直于半徑OO1并指向圓心的方向進入磁場,當從圓周上的O1點飛出磁場時,給M、N板加上如圖乙所示電壓,最后粒子剛好以平行于N板的速度從N板的邊緣飛出(不計粒子重力)。

(1)求磁場的磁感應強度B。

(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值。

(3)若在t=時,該粒子從MN板右側沿板的中心線,仍以速度v0射入M、N之間,求粒子從磁場中射出的點到a點的距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖甲所示,在真空中,半徑為R=5L0的圓形區(qū)域內存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向里。在磁場右側有一對平行金屬板MN,兩板間距離為d=6L0,板長為L=12L0,板的中心線O1O2與磁場的圓心O在同一直線上。有一電荷量為-q、質量為m的帶電粒子,以速度v0從圓周上的a點沿垂直于半徑OO1并指向圓心的方向進入磁場平面,當從圓周上的O1點水平飛出磁場時,給M、N板加上如圖乙所示電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出(不計粒子重力)。

(1)求磁場的磁感應強度;

(2)求交變電壓的周期T和電壓U0的值;

(3)若在時刻,該粒子從M、N板右側沿板的中心線仍以速率v0向左射入M、N之間,求粒子從磁場中射出的點到a點的距離。

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科目:高中物理 來源:2013年山東省臨沂市高考物理三模試卷(解析版) 題型:解答題

如圖甲所示,在真空中,有一邊長為a的正方形區(qū)域內存在勻強磁場,磁場方向垂直紙面向外.在磁場右側有一對平行金屬板M和N,兩板間距及板長均為b,板間的中心線O1O2與正方形的中心O在同一直線上.有一電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子以速度v從正方形的底邊中點P沿PO方向進入磁場,從正方形右側O1點水平飛出磁場時,立即給M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓,最后粒子剛好以平行于M板的速度從M板的邊緣飛出.(不計粒子所受到的重力、兩板正對面之間為勻強電場,邊緣電場不計) 
(1)求磁場的磁感應強度B.
(2)求交變電壓的周期T和電壓U的表達式(用題目中的已知量).
(3)若在M、N兩板加上如圖乙所示的交變電壓經過T/4后,該粒子剛好從O1點水平飛入M、N兩板間,最終從O2點水平射出,且粒子在板間運動時間正好等于T,求粒子在兩板間運動過程中,離M板的最小距離.

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