如图(甲)所示,两水平放置的平行金属板C、D相距很近,上面分别开有小孔O和O',水平放置的平行金属导轨P、Q与金属板C、D接触良好,且导轨垂直放在磁感强度为B1=10T的匀强磁场

◎ 题目

如图(甲)所示,两水平放置的平行金属板CD相距很近,上面分别开有小孔 OO',水平放置的平行金属导轨P、Q与金属板C、D接触良好,且导轨垂直放在磁感强度为B1=10T的匀强磁场中,导轨间距L=0.50m,金属棒AB紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动,其速度图象如图(乙),若规定向右运动速度方向为正方向.从t=0时刻开始,由C板小孔O处连续不断地以垂直于C板方向飘入质量为m=3.2×10 -21kg、电量q="1.6×10" -19C的带正电的粒子(设飘入速度很小,可视为零).在D板外侧有以MN为边界的匀强磁场B2=10T,MND相距d=10cm,B1B2方向如图所示(粒子重力及其相互作用不计),求   
 
小题1:0到4.Os内哪些时刻从O处飘入的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN?
小题2:粒子从边界MN射出来的位置之间最大的距离为多少?

◎ 答案


小题1:能
小题2:7.3cm

◎ 解析


小题1:只有当CD板间的电场力方向向上即AB棒向右运动时,粒子才可能从O运动到O’,而
 
粒子要飞出磁场边界MN最小速度v0必须满足:          ①
 
CD间的电压为U,则               ②
解①②得  U=25V,又U=ε=B1Lv 解得v=5m/s.
所以根据(乙)图可以推断在0.25s<t<1.75s内,粒子能穿过CD间的电场。
小题2:当AB棒速度最大,即v’=20m/s时产生感应电动势为:ε=B1Lv’=100V
 
此时带电粒子经加速后速度为v,由动能定理有:        解得:v="100m/s" 此时带电粒子
 
的轨道半径为             出射点与O’的水平距离为:
粒子从边界MN射出来的位置间最大距离为S=d-x=7.3cm

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图(甲)所示,两水平放置的平行金属板C、D相距很近,上面分别开有小孔O和O',水平放置的平行金属导轨P、Q与金属板C、D接触良好,且导轨垂直放在磁感强度为B1=10T的匀强磁场…”主要考查了你对  【磁场对运动电荷的作用:洛伦兹力、左手定则】  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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