Usa algunas partículas para hacer movimiento circular.
22. (13) Como se muestra en la figura, hay un campo eléctrico uniforme en el área del cuadrado abcd con longitud de lado l, partículas cargadas con carga eléctrica q y energía cinética Ek ingresan desde el punto. A en la dirección ab Campo eléctrico, independientemente de la gravedad.
(1) Si la partícula sale del campo eléctrico desde el punto C, encuentre la intensidad del campo eléctrico y la energía cinética de la partícula cuando sale del campo eléctrico
( 2) Si la energía cinética de la partícula que abandona el campo eléctrico es Ek', ¿cuál es la intensidad del campo eléctrico?
22.(1) l = v0t, l = qet22m = qel22mv02, entonces e = 4ekql, qel = ekt-ek, entonces ekt = qel ek = 5ek,
(2 ) Si la partícula abandona el campo eléctrico por el lado bc, L = v0t, vy = qetm = qelmv0, ek '-ek = 12 mvy 2 = q 2e 2l 22mv 02 = q 2e 2l 24 ek, entonces e = 2ek (ek '-ek) ql,
Si la partícula abandona el campo eléctrico desde el borde de cd, QEL = ek'-ek, entonces E = ek'-ekql
07 Volumen de Guangdong
19.(17 minutos) Como se muestra en la Figura 16, se coloca una ranura recta y lisa en forma horizontal, pasando verticalmente por dos placas delgadas paralelas con pequeños orificios. La distancia entre las placas es de 3,5L. dos bolas de masa m en la ranura A y B. La bola A tiene una carga de 2q y la bola B tiene una carga de -3q. Las dos bolas están conectadas por una varilla pulida de 2L de longitud, formando un sistema cargado. Inicialmente, A y B están estacionarios a ambos lados de la placa izquierda, a una distancia L de la placa. Si la bola se considera una partícula, independientemente de la masa de la varilla de luz, agregue una ranura paralela a la derecha entre las. dos placas después de un campo eléctrico uniforme E (la ranura y la varilla luminosa están hechas de materiales aislantes especiales y no afectarán la distribución del campo eléctrico), se encontró que:
(1) La velocidad. del sistema cargado cuando la bola B entra por primera vez en el campo eléctrico;
(2) El tiempo necesario para que el sistema energizado comience a moverse por primera vez a velocidad cero y la posición de la bola A con respecto al tablero derecho.
20. (18 minutos) La Figura 17 es una sección vertical de un dispositivo, y la línea de puntos A1A2 es la línea de intersección entre la sección vertical y la superficie límite de la región del campo magnético. El campo magnético uniforme se distribuye en el área derecha de A1A2, la intensidad de inducción magnética es B = 0,4T, el papel vertical mira hacia afuera y la sección vertical es A1A2. A1A2 está en el lado izquierdo. Coloque placas delgadas fijas y deflectores del mismo tamaño horizontalmente. Sus intersecciones con la sección vertical son S1 y S2 respectivamente. La distancia L = 0,2 m. Abra un pequeño orificio en P en la placa delgada. y la línea entre P y A1A2 La distancia horizontal desde el punto superior D es l, y se instala un obturador electrónico en el pequeño orificio. El obturador se abre al principio una vez que las partículas cargadas positivamente pasan a través del pequeño orificio, el obturador se cierra inmediatamente. Después de eso, se abre cada T = 3,0 × 10-3 s y se cierra instantáneamente. Una partícula cargada positivamente con velocidad v0 se emite horizontalmente desde una posición entre S1 y S2. Pasa a través del área del campo magnético y luego ingresa al pequeño orificio en P. La partícula que pasa a través del pequeño orificio rebota después de chocar con el deflector. La velocidad de rebote es 0,5 veces antes de la colisión.
(1) ¿Cuál debería ser la velocidad inicial v0 de una partícula que sale directamente de un pequeño agujero después de rebotar?
(2) Encuentre el tiempo desde la inyección horizontal inicial de la partícula en el campo magnético hasta la segunda salida del campo magnético. (Ignore la influencia de la gravedad sobre las partículas. No hay transferencia de carga durante la colisión. Se conoce la relación carga-masa de las partículas. Sólo se considera el movimiento de las partículas cargadas sobre el papel)
19. (La puntuación total de esta pregunta es 17 puntos) (Esta pregunta pone a prueba la comprensión de los candidatos de la segunda ley de Newton y las leyes básicas de la cinemática, y prueba su capacidad para utilizar análisis, hipótesis, investigación, razonamiento y otros métodos para abordar con problemas físicos de procesos múltiples)
Solución: Analice el sistema cargado, suponiendo que una bola A puede alcanzar la placa correcta y que el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre el sistema es W1, incluyendo:
También se puede dejar la placa derecha por el pequeño orificio.
①
Suponiendo que la bola B puede alcanzar el plato correcto, el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre el sistema es W2, como sigue:
En resumen, cuando la velocidad de la El sistema cargado es por primera vez. En el tiempo cero, las bolas A y B deben estar a ambos lados del tablero derecho. ②
(1) Cuando el sistema cargado comienza a moverse, sea a1 la aceleración, que está determinada por la segunda ley de Newton:
= ③
Cuando la bola B es rígida Al entrar al campo eléctrico, la velocidad del sistema cargado es v1, incluyendo:
④
Obtenido de ③ ④: ⑤
( 2) Supongamos que la bola B parte del reposo. El tiempo de entrada al campo eléctrico es t1, entonces:
⑥
Reemplace ③ ⑤ con ⑤:
⑦
La bola B entra en el campo eléctrico Finalmente, la aceleración del sistema cargado es a2, que está determinada por la segunda ley de Newton:
⑧
Obviamente, el sistema cargado El sistema experimenta un movimiento de desaceleración uniforme. Supongamos que la velocidad de la bola A que justo llega a la placa derecha es v2 y el tiempo necesario para desacelerar es t2, entonces:
⑨
⑩
⑾
Después de que la bola A abandona el campo eléctrico, el sistema cargado continúa desacelerando y la aceleración se establece en a3, y luego la segunda ley de Newton:
⑿
Supongamos que el tiempo necesario para que la bola A abandone el campo eléctrico y quede en reposo es t3, el desplazamiento del movimiento es El tiempo necesario para la primera vez desde el reposo hasta la velocidad cero es:
⒃
La posición de la bola a en relación con el tablero derecho es: ⒄
20. (La puntuación total de esta pregunta es 18 puntos) (Esta pregunta evalúa la comprensión del candidato sobre el movimiento de partículas cargadas en un campo magnético, utiliza dibujos geométricos para procesar y expresar problemas complejos de movimiento físico y prueba la capacidad integral de análisis).
Solución: Como se muestra en la figura 2, se supone que un campo magnético Una partícula cargada ingresa a cualquier punto Q entre el campo magnético s 65438-0s 2 con una velocidad horizontal v0, la fuerza de Lorentz ejercida por la partícula es F y el radio de movimiento circular en el campo magnético es R, de la siguiente manera:
f=qv0B ①
②
De ① ②:
Para permitir que las partículas entren en el poro, el rango de radio R es : ③.
Datos alternativos:
80m/s lt; v0 lt160m/s
Si las partículas que entran en el pequeño agujero pueden pasar a través del pequeño agujero después de chocar con el deflector una vez, debe cumplir las siguientes condiciones:
Donde n = 1, 2, 3,...④
Según ① ② ③ ④, solo n = 2 cumple las condiciones , es decir, v0=100m/s ⑤.
(2) Sea T0 el período de movimiento circular de las partículas en el campo magnético, el tiempo total desde que entra horizontalmente al campo magnético hasta que sale del campo magnético por segunda vez es t, sean t1 y t4 sean el primer y segundo tiempo de las partículas cargadas respectivamente. El tiempo del segundo movimiento en el campo magnético, el tiempo del primer movimiento desde el campo magnético al deflector es t2 y el tiempo de regreso al campo magnético después del. La colisión es t3. La trayectoria del movimiento se muestra en la Figura 2.
⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
⑾