高三物理解答题中等难度题
如图18甲所示,两个几何形状完全相同的平行板电容器PQ和MN,水平置于水平方向的匀强磁场中(磁场区域足够大),两电容器极板的左端和右端分别在同一竖直线上,已知P、Q之间和M、N之间的距离都是d,极板本身的厚度不计,板间电压都是U,两电容器的极板长相等。今有一电子从极板PQ中轴线左边缘的O点,以速度v0沿其中轴线进入电容器,并做匀速直线运动,此后经过磁场偏转又沿水平方向进入到电容器MN之间,且沿MN的中轴线做匀速直线运动,再经过磁场偏转又通过O点沿水平方向进入电容器PQ之间,如此循环往复。已知电子质量为m,电荷量为e。不计电容之外的电场对电子运动的影响。
(1)试分析极板P、Q、M、N各带什么电荷?
(2)求Q板和M板间的距离x ;
(3)若只保留电容器右侧区域的磁场,如图乙所示。电子仍从PQ极板中轴线左边缘的O点,以速度v0沿原方向进入电容器,已知电容器极板长均为。则电子进入电容器MN时距MN中心线的距离?要让电子通过电容器MN后又能回到O点,还需在电容器左侧区域加一个怎样的匀强磁场?
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(18分)如图甲所示,两个完全相同的平行板电容器PQ和MN,板间距离为d,极板长为L,极板厚度不计。将它们置于图示方向足够大的匀强磁场中,磁感应强度为B0,两电容器极板的左端和右端分别对齐,两电容器极板所加电压值相同。一质量为m、电荷量为+q、重力不计的粒子从极板P、Q间的中轴线O1O2左边缘的O1点,以速度v0沿O1O2匀速穿过电容器PQ,经过磁场偏转后沿极板M、N的中轴线O3O4做匀速直线运动,又经过磁场回到O1点,如此循环往复。不计电容器之外的电场对粒子运动的影响。求
(1)极板P、Q,M、N间所加电压的数值U。
(2)Q板和M板间的距离x。
(3)粒子从O1点开始运动到再次回到O1点所用的时间。
(4)若撤去电容器上所加的电压,将原磁场换作按图乙规律变化的磁场,取垂直纸面向里为磁场的正方向。粒子仍从O1点沿O1O2在0时刻以速度v0进入电容器PQ,在时刻恰好从P板右边缘水平射出(为未知量)。则B1为多少?
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如图甲所示,两个平行正对的水平金属板XX′极板长L = 0.2m,板间距离d = 0.2m,在金属板右端竖直边界MN的右侧有一区域足够大的匀强磁场,磁感应强度,方向垂直纸面向里。现将X′极板接地,X极板上电势φ随时间变化规律如图乙所示。现有带正电的粒子流以的速度沿水平中线OO′连续射入电场中,粒子的比荷,重力可忽略不计,在每个粒子通过电场的极短时间内,电场可视为匀强电场(设两板外无电场)。求:
(1)带电粒子射出电场时的最大速率;
(2)粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间之比;
(3)分别从O′点和距O′点下方=0.05m处射入磁场的两个粒子,在MN上射出磁场时两出射点之间的距离。
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图甲所示,两个平行正对的水平金属板XX′极板长L=0.2m,板间距离d=0.2m,在金属板右端竖直边界MN的右侧有一区域足够大的匀强磁场,磁感应强度B=5×10﹣3T,方向垂直纸面向里.现将X′极板接地,X极板上电势φ随时间变化规律如图乙所示.现有带正电的粒子流以v0=105m/s的速度沿水平中线OO′连续射入电场中,粒子的比荷q/m=108C/kg,重力可忽略不计,在每个粒子通过电场的极短时间内,电场可视为匀强电场(设两板外无电场).求:
(1)若粒子恰好可以从极板右侧边缘飞出,求此时两极板间的电压值;
(2)粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间之比;
(3)分别从O′点和距O′点下方 = 0.05m处射入磁场的两个粒子,在MN上射出磁场时两出射点之间的距离.
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图甲所示,两个平行正对的水平金属板XX′极板长L=0.2m,板间距离d=0.2m,在金属板右端竖直边界MN的右侧有一区域足够大的匀强磁场,磁感应强度B=5×10﹣3T,方向垂直纸面向里.现将X′极板接地,X极板上电势φ随时间变化规律如图乙所示.现有带正电的粒子流以v0=105m/s的速度沿水平中线OO′连续射入电场中,粒子的比荷q/m=108C/kg,重力可忽略不计,在每个粒子通过电场的极短时间内,电场可视为匀强电场(设两板外无电场).求:
(1)若粒子恰好可以从极板右侧边缘飞出,求此时两极板间的电压值;
(2)粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间之比;
(3)分别从O′点和距O′点下方 = 0.05m处射入磁场的两个粒子,在MN上射出磁场时两出射点之间的距离.
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如图所示,两根平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面,两导轨间距为L,左端连一电阻R,右端连一电容器C,其余电阻不计。长为2L的导体棒ab与从图中实线位置开始,以a为圆心沿顺时针方向的角速度ω匀速转动,转90°的过程中,通过电阻R的电荷量为多少?
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如图所示,两根平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场的方向垂直于导轨平面,两导轨间距为L,左端连一电阻R,右端连一电容器C,其余电阻不计。长为2L的导体棒ab与从图中实线位置开始,以a为圆心沿顺时针方向的角速度ω匀速转动,转90°的过程中,通过电阻R的电荷量为多少?
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