如图甲所示,真空中有间距为2R、长度为4R的水平平行金属板M和N,其间有一半径为R的圆形区域(虚线圆所围)内存在水平匀强磁场,磁场方向与纸面垂直。两板间的中心线O1O3与磁场区域的圆心O在同一水平线上。开始一段时间在金属板MN间加上一恒定电压(记为+U0),让一电荷量为+q、质量为m的质点,从圆形区域最低点P以某一初速度(记为v0)沿指向圆心O的方向进入圆形区域后,恰好做圆周运动并从圆形区域的O2点飞出(此时刻记为t=0)。此后,M、N板间电压UMN按如图乙所示变化,最后质点刚好以平行于N板的速度从N板的右边缘飞出。忽略平行金属板两端的边缘效应,重力加速度为g,问:
(1)U0 和T0各多大?
(2)v0多大?
(3)圆形区域内磁场的磁感应强度B多大?
(4)若在图乙中的t=时刻,将该质点从两板间的O3点沿中心线O3O1的方向以速率v0射入,质点进入圆形区域后,MN间的电压又恢复为+U0并保持不变,质点第一次到达圆形区域的边界处记为P′,则P′点到P点的距离多大?
高三物理解答题中等难度题
如图甲所示,真空中有间距为2R、长度为4R的水平平行金属板M和N,其间有一半径为R的圆形区域(虚线圆所围)内存在水平匀强磁场,磁场方向与纸面垂直。两板间的中心线O1O3与磁场区域的圆心O在同一水平线上。开始一段时间在金属板MN间加上一恒定电压(记为+U0),让一电荷量为+q、质量为m的质点,从圆形区域最低点P以某一初速度(记为v0)沿指向圆心O的方向进入圆形区域后,恰好做圆周运动并从圆形区域的O2点飞出(此时刻记为t=0)。此后,M、N板间电压UMN按如图乙所示变化,最后质点刚好以平行于N板的速度从N板的右边缘飞出。忽略平行金属板两端的边缘效应,重力加速度为g,问:
(1)U0 和T0各多大?
(2)v0多大?
(3)圆形区域内磁场的磁感应强度B多大?
(4)若在图乙中的t=时刻,将该质点从两板间的O3点沿中心线O3O1的方向以速率v0射入,质点进入圆形区域后,MN间的电压又恢复为+U0并保持不变,质点第一次到达圆形区域的边界处记为P′,则P′点到P点的距离多大?
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(如图(a)所示,在真空中,半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向与纸面垂直.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离也为b,板长为2b,两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上,两板左端与O1也在同一直线上.有一电荷量为+q、质量为m的带电粒子,以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场,当从圆周上的O1点飞出磁场时,给M、N板加上如图(b)所示电压u.最后粒子刚好以平行于N板的速度,从N板的边缘飞出.不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力.
(1)求磁场的磁感应强度B;
(2)求交变电压的周期T和电压U0的值;
(3)若t = 时,将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1,仍以速率v0射入M、N之间,求粒子从磁场中射出的点到P点的距离.
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如图(a)所示,在真空中,半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向与纸面垂直。在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距也为b,板长为2b,两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上,O1也是圆周上的一点,两板左端与O1在同一竖直线上。有一电荷为+q、质量为m的带电粒子,以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场,当从O1点飞出磁场时,给M、N板加上如图(b)所示电压u,电后粒子刚好以平行于N板的速度,从N板的边缘飞出。不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力。
(1)求磁场的磁感应强度B;
(2)求交变电压的周期T和电压U0的值;
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(12分)如图,在真空中,半径为R的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离也为R,板长为2R,两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上,两板左端与O1也在同一直线上。现有一电荷量为q、质量为m的带正电粒子,以速率v0从圆周上的最低点P沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进人磁场,当从圆周上的O1点飞出磁场时,给M、N板加上如右边图所示电压u,最后粒子刚好以平行于N板的速度从N板的边缘飞出,不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力,
(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)求交变电压的周期T和电压U0的值;
(3)若t=时,将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1,仍以速率v0射人M、N之间,求粒子从磁场中射出的点到P点的距离.
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