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在研究性学习中,某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验,其实验装置如图所示.abcd是一个长方形盒子,在ad边和cd边上各开有小孔f和e,e是cd边上的中点,荧光屏M贴着cd放置

网友投稿  2022-10-29 00:00:00  互联网

◎ 题目

在研究性学习中,某同学设计了一个测定带电粒子 比荷的实验,其实验装置如图所示.abcd 是一个长方形盒子,在 ad 边和 cd 边上各开有小孔f和e,e 是 cd 边上的中点,荧光屏 M 贴着cd放置,能显示从 e 孔射出的粒 子落点位置.盒子内有一方向垂直于 abcd 平面的匀强磁场,磁感应强度大小为 B.粒子源不断地发射相同的带电粒子,粒子的初速度可以忽略.粒子经过电压为U的电场加速后,从 f 孔垂直于 ad 边射入盒内.粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出.若已知 fd=cd=L,不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力.求:
(1)带电粒子的荷质比 q/m
(2)带电粒子在磁场中运动的速度大小 v.
(3)带电粒子在磁场中运动的时间 t (可用反三角函数表示).
魔方格

◎ 答案

(1)粒子经电场加速后,由动能定理得:qU=
1
2
mv2

射入磁场后,有:qvB=m
v2
R

粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,
魔方格

几何关系是:(L-R)2+(
L
2
)2=R2

联立解得:带电粒子的电量与质量的比值为:
q
m
=
128U
25B2L2

(2)带电粒子在磁场中运动的速度大小:v=

2qU
m
=
16U
5BL

(3)由几何关系得 粒子轨迹所对应的圆心角
θ=2arcsin

5
L
4R
=2arcsin
2

5
5

带电粒子在磁场中运动的时间:
t=
θ
T=
θm
qB
=
25BL
64U
arcsin
2

5
5

答:(1)带电粒子的荷质比 
q
m
=
128U
25B2L2

(2)带电粒子在磁场中运动的速度大小v=
16U
5BL

(3)带电粒子在磁场中运动的时间t=
25BL
64U
arcsin
2

5
5

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“在研究性学习中,某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验,其实验装置如图所示.abcd是一个长方形盒子,在ad边和cd边上各开有小孔f和e,e是cd边上的中点,荧光屏M贴着cd放置…”主要考查了你对  【向心力】,【牛顿第二定律】,【动能定理】,【带电粒子在匀强磁场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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