如图所示,平行金属板竖直放置,底端封闭,中心线上开一小孔C,两板相距为d,电压为U。平行板间存在大小为B0的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,AC是两板间的中心线。金属板下方存在有界匀强磁场区域MPNQ,其中MPQ是直角三角形,PQ边长为a;PM边长为,A、C、P、Q四点共线,M、P、N三点共线,曲线QN是以2a为半径、以AQ上某点(图中未标出)为圆心的一段圆弧,该区域内磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。若大量带电离子沿AC方向射入两金属板之间,有部分离子经P点进入下方磁场区域。不计离子重力,忽略离子间的相互作用。
(1)求由P点进入下方磁场的离子速度;
(2)若由P点进入下方磁场的正负离子都从MN边界上穿出,求这些正负离子的比荷的最小值之比;
(3)若由P点进入下方磁场的另一些正负离子的比荷都处于(2)问中两个最小值之间(比荷的最大值是(2)问中较大的最小值,比荷的最小值是(2)问中较小的最小值)。求磁场边界上有正负离子到达的区域范围。
高三物理解答题困难题
如图所示,平行金属板竖直放置,底端封闭,中心线上开一小孔C,两板相距为d,电压为U。平行板间存在大小为B0的匀强磁场,方向垂直于纸面向里,AC是两板间的中心线。金属板下方存在有界匀强磁场区域MPNQ,其中MPQ是直角三角形,PQ边长为a;PM边长为,A、C、P、Q四点共线,M、P、N三点共线,曲线QN是以2a为半径、以AQ上某点(图中未标出)为圆心的一段圆弧,该区域内磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里。若大量带电离子沿AC方向射入两金属板之间,有部分离子经P点进入下方磁场区域。不计离子重力,忽略离子间的相互作用。
(1)求由P点进入下方磁场的离子速度;
(2)若由P点进入下方磁场的正负离子都从MN边界上穿出,求这些正负离子的比荷的最小值之比;
(3)若由P点进入下方磁场的另一些正负离子的比荷都处于(2)问中两个最小值之间(比荷的最大值是(2)问中较大的最小值,比荷的最小值是(2)问中较小的最小值)。求磁场边界上有正负离子到达的区域范围。
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如图所示,金属板板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为金属板水平平行放置,间距为、板长为,其右侧区域有垂直纸面向里的匀强磁场。磁场边界与竖直边界的夹角为60°。现有一质量为,电荷量为的正电粒子,从极板的中央小孔处由静止出发,穿过小孔后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从处离开偏转电场,平行AC方向进入磁场。若距磁场与两边界的交点距离为,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,试求:
(1)粒子到达小孔时的速度
(2) 两极板间电压
(3)要使粒子进入磁场区域后能从 边射出,磁场磁感应强度的最小值.
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如图所示,金属板M、N板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为U0,E、F金属板水平平行放置,间距为d,板长为L,其右侧区域有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场AC边界与AB竖直边界的夹角为60°,现有一质量为m、电荷量为q的正电粒子,从极板M的中央小孔s1处由静止出发,穿过小孔s2后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从P处离开偏转电场,平行AC方向进入磁场,若P距磁场AC与AB两边界的交点A距离为a,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,试求:
(1)粒子到达小孔s2时的速度v0;
(2)EF两极板间电压U;
(3)要使粒子进入磁场区域后能从AB边射出,磁场磁感应强度的最小值。
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如图,金属板M、N板竖直平行放置,中心开有小孔,板间电压为,E、F金属板水平平行放置,间距和板长均为d,其右侧区域有垂直纸面向里足够大的匀强磁场,磁场上AC边界与极板E在同一条直线上。现有一质量为m、电荷量为q的正电粒子,从极板M的中央小孔处由静止释放,穿过小孔后沿EF板间中轴线进入偏转电场,从AD边界上的P处离开偏转电场时速度方向与水平方向夹角为37°,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,忽略粒子重力及平行板间电场的边缘效应,求:
(1)粒子到达小孔时的速度;
(2)P点与上极板的距离h;
(3)要使粒子进入磁场区域后不能从AC边射出,磁场磁感应强度的最小值。
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(20分)如图12所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2l,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为m、电荷量为q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处。孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距A板l处有一固定档板,长为l的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q。撤去外力释放带电小球,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔(不与金属板A接触)后与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触Q开始,经历时间T0第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开弹簧的瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与弹簧接触时小球电荷量的(k>1)。
(1)小球第一次接触薄板Q后,则弹簧的最大弹性势能多大;
(2)假设小球被第N次弹回两板间后向右运动的最远处恰好到达B板,小球从开始运动到被第N次弹回两板间向右运动到达B板的总时间。
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(20分)
如图12所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为,电荷量为的小球(可视为质点), 在外力作用下静止在轨道的中点P处。孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距A板处有一固定档板,长为的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q。撤去外力释放带电小粒,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔后(不与金属板A接触)与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触 Q开始,经历时间T0第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开Q瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与Q接触时小球电荷量的。求:
(1)小球第一次接触Q时的速度大小;
(2)假设小球第次弹回两板间后向右运动的最远处没有到达B板,试导出小球从第次接触 Q,到本次向右运动至最远处的时间T0的表达式;
(3)假设小球被第N次弹回两板间后向右运动最远处恰好到达B板,求N为多少。
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如图所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2l,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场,A板上有一小孔(它的存在对两极板间的匀强电场分布的影响可忽略不计)。孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为m、电荷量q(q>0)的小球(可视为质点),在外力作用下静止在轨道的中点P处,孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距A板l处有一固定挡板,长为l的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q,撤去外力释放带电小球,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔(不与金属板A接触)后与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中,不损失机械能,小球从接触Q开始,经历时间,第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回,由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开弹簧的瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成该次刚与弹簧接触时小球电荷量的(k大于1)
(1)求小球第一次接触Q时的速度大小;
(2)假设小球被第n次弹回后向右运动的最远处没有到B板,试导出小球从第n次接触Q到本次向右运动至最远处的时间的表达式;
(3)假设小球经若干次弹回后向右运动的最远点恰好能到达B板,求小球从开始释放至刚好到达B点经历的时间
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如图所示,A、B是两块竖直放置的平行金属板,相距为2L,分别带有等量的负、正电荷,在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场。A板上有一小孔(它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计),孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道,一个质量为,电荷量为的小球(可视为质点), 在外力作用下静止在轨道的中点P处。孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道,轨道上距A板L处有一固定档板,长为L的轻弹簧左端固定在挡板上,右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q。撤去外力释放带电小粒,它将在电场力作用下由静止开始向左运动,穿过小孔后(不与金属板A接触)与薄板Q一起压缩弹簧,由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计,可认为小球与Q接触过程中不损失机械能。小球从接触 Q开始,经历时间T0第一次把弹簧压缩至最短,然后又被弹簧弹回。由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺,使得小球每次离开Q瞬间,小球的电荷量都损失一部分,而变成刚与Q接触时小球电荷量的。求:
(1)小球第一次接触Q时的速度大小;
(2)假设小球第次弹回两板间后向右运动的最远处没有到达B板,试导出小球从第次接触 Q,到本次向右运动至最远处的时间Tn的表达式;
(3)若,且小孔右侧的轨道粗糙与带电小球间的滑动摩擦力为,试求带电小球最终停止的位置距P点的距离。
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