- 高二物理磁場套卷
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相關例題:
題目:
在坐標原點O處有一個粒子源,可以向x軸的正方向發射出大量的帶正電粒子,粒子的質量為m,電荷量為+q,初速度為零。在x軸上放置一個垂直于x軸的足夠大的平行板電容器的兩極板,兩極板間的距離為d,板間電勢差為U。在某時刻開始計時,在每個粒子通過電場區域的過程中,電場力對粒子做功的平均功率為P。已知重力加速度為g,不計粒子間的相互作用力。
求:
(1)每個粒子通過電場區域的時間;
(2)在極板間運動的粒子的最大動能;
(3)在極板間運動的粒子在x軸上形成的最大寬度。
解析:
(1)每個粒子通過電場區域的時間為t,由$x = vt$可得:
t = \frac{x}{v} = \frac7brzhdh{\frac{qU}{m}} = \frac{md}{qU}
(2)在極板間運動的粒子在x軸上形成的最大寬度為$x_{m}$,由動能定理可得:
$P \cdot t = \frac{1}{2}mv^{2} - 0$
解得:$v = \sqrt{\frac{2Pdt}{m}}$
當粒子通過電場區域時速度最大時,動能最大,此時粒子的速度方向與電場方向垂直,根據平行四邊形定則可知,粒子的最大動能為:
E_{k} = \frac{P^{2}d}{2gU}
(3)在極板間運動的粒子在x軸上形成的最大寬度為$x_{m}$,即所有粒子在x軸上形成的最大寬度為$n \cdot x_{m}$,其中$n$為粒子通過電場區域的次數。由幾何關系可知:$n \cdot x_{m} = x_{m} + x_{0}$
解得:$n = \frac{x_{m}}{x_{0} + x_{m}}$
答案:
(1)每個粒子通過電場區域的時間為$\frac{md}{qU}$;
(2)在極板間運動的粒子在x軸上形成的最大動能為$\frac{P^{2}d}{2gU}$;
(3)在極板間運動的粒子在x軸上形成的最大寬度為$\frac{P^{2}d}{gU}$。
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