综合题18.0分
物理

如图所示,在xOy平面内,x=2L处竖直放置一个长为L的粒子吸收板AB,其下端点Ax轴上,粒子打到吸收板上立即被板吸收,不考虑吸收板带电对粒子运动的影响。在AB左侧存在竖直向上的匀强电场,场强大小为E,在AB右侧存在垂直纸面向外的匀强磁场。原点O处有一粒子源,可沿x轴正向射出质量为m.电量为+q的不同速率的带电粒子,不计粒子的重力。

28.若射出的粒子能打在AB板上,求能打在AB板上的粒子进入电场时的速率范围;

29.在电场右侧放置挡板BD,挡板与x轴交于C点,已知AC=ABBC=2CD。粒子与挡板BD碰撞速度大小不变,方向反向,为使由AB上边缘进入磁场的粒子能到达CD区域,求磁感应强度的取值范围。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

带电粒子在电场中做类平抛运动,设运动时间为t,加速度为a,则

       

解得

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

解题思路

根据带电粒子在电场中做类平抛运动求出运动时间和加速度即可求出V0的范围;画出粒子运动轨迹,由题意可知粒子从B点垂直射入磁场经半圆垂直打到D时磁感应强度最小。要满足题意的话粒子有三种运动轨迹,分别对三种情况进行分析,可以求出磁感应强度的取值范围。

易错点

对满足题意的运动方式讨论错误或少讨论使得答案不完整。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

设粒子打到B点时速度为v,与竖直方向夹角为θ,竖直方向速度为vy,则:

vy=at   vy=v0   θ=45°

 

所以粒子垂直于BD边进入磁场,由题意可知粒子从B点垂直射入磁场经半圆垂直打到D时磁感应强度最小。

得  

若运动1个半圆打到CD区域有

若运动2个半圆打到CD区域有

若运动3个及以上半圆打到CD区域有2

考查方向

带电粒子在匀强磁场中的运动;带电粒子在匀强电场中的运动.

解题思路

根据带电粒子在电场中做类平抛运动求出运动时间和加速度即可求出V0的范围;画出粒子运动轨迹,由题意可知粒子从B点垂直射入磁场经半圆垂直打到D时磁感应强度最小。要满足题意的话粒子有三种运动轨迹,分别对三种情况进行分析,可以求出磁感应强度的取值范围。

易错点

对满足题意的运动方式讨论错误或少讨论使得答案不完整。