如圖,左側(cè)為兩塊長(zhǎng)為L(zhǎng)=10cm,間距cm的平行金屬板,加上V的電壓,上板電勢(shì)高;現(xiàn)從左端沿中心軸線方向入射一個(gè)重力不計(jì)的帶電微粒,微粒質(zhì)量m=10-10 kg,帶電量q=+10-4 C,初速度v0=105m/s;中間用虛線框表示的正三角形內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1,三角形的上頂點(diǎn)A與上金屬板平齊,AB邊的中點(diǎn)P1恰好在下金屬板的右端點(diǎn);三角形區(qū)域的右側(cè)也存在垂直紙面向里,范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2,且B2=4B1。求:
(1)帶電微粒從電場(chǎng)中射出時(shí)的速度大小和方向;
(2)帶電微粒進(jìn)入中間三角形區(qū)域后,要垂直打在AC邊上,則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1是多少?
(3)確定微粒最后射出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的位置。
解:(1)微粒在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,加速度a,射出電場(chǎng)時(shí)豎直方向的速度為vy
由牛頓第二定律有
初速度方向勻速運(yùn)動(dòng)
【或由,,得
所以
設(shè)v與水平方向夾角θ,,所以垂直于AB出射
(2)帶電粒子出電場(chǎng)時(shí)豎直方向偏轉(zhuǎn)的位移y,有,所以,即粒子由P1點(diǎn)垂直AB射入磁場(chǎng)
設(shè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)P1Q1段半徑為R1,根據(jù)幾何關(guān)系有:

(3)帶點(diǎn)粒子在B2磁場(chǎng)中以O(shè)2為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),即Q1Q2段,其半徑為
再次進(jìn)入磁場(chǎng)B1區(qū)域時(shí)做以O(shè)3為圓心,半徑仍為R1的勻速圓周運(yùn)動(dòng),即Q2P2段,最后從P2點(diǎn)射出磁場(chǎng)區(qū)域。在△P2CO3中,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí),有CO3=0.5R1,線段P2C長(zhǎng)度為:
(或距B端2.32cm)
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(1)將要發(fā)生第二次碰撞時(shí),若小物塊仍未從長(zhǎng)木板上落下,則它應(yīng)距長(zhǎng)木板左端多遠(yuǎn)?

(2)為使小物塊不從長(zhǎng)木板上落下,板長(zhǎng)L應(yīng)滿足什么條件?

(3)若滿足(2)中條件,且M=2 kg,m=1 kg,v0=10 m/s,試計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)從開(kāi)始到剛要發(fā)生第四次碰撞前損失的機(jī)械能.

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(1)判斷墨滴所帶電荷的種類(lèi),并求其電荷量;

(2)要使墨滴不從兩板間射出,求墨滴的入射速率應(yīng)滿足的條件。

 

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