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18.如圖所示,有一個(gè)長(zhǎng)方體形勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域,它的截面為邊長(zhǎng)L=0.20m的正方形,其電場(chǎng)強(qiáng)度E=4×105V/m,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2×10-2T,磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.現(xiàn)有一束質(zhì)荷比mq=4×10-10kg/C的正離子流(不計(jì)離子重力),以一定的速度從電磁場(chǎng)區(qū)域的邊界中點(diǎn)垂直于邊界射入,且直線穿過電磁場(chǎng)區(qū)域擊中熒光屏的O點(diǎn).(33=0.58)問:
(1)該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度方向如何?離子流的速度多大?
(2)在離電磁場(chǎng)區(qū)域右邊界D=0.4m處有與邊界平行的平直熒光屏,若撤去電場(chǎng),離子流擊中屏上a點(diǎn),則Oa間的距離為多少?

分析 離子流不發(fā)生偏轉(zhuǎn),則電場(chǎng)力與洛倫茲力相平衡,從而求出速度大小及電場(chǎng)強(qiáng)度方向.當(dāng)撤去電場(chǎng)時(shí),離子在洛倫茲力作用下在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由已知長(zhǎng)度與軌道半徑的關(guān)系可知偏離距離;若撤去磁場(chǎng),離子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求出偏離距離,則ab間距離是兩個(gè)偏離距離之和.

解答 解:(1)電場(chǎng)方向豎直向下,與磁場(chǎng)構(gòu)成粒子速度選擇器,離子運(yùn)動(dòng)不偏轉(zhuǎn)
則qE=qBv,代入數(shù)據(jù)解得,離子流的速度為v=2×107m/s;
(2)撤去電場(chǎng),離子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所需向心力由洛倫茲力提供,
由牛頓第二定律得:qBv=mv2r,代入數(shù)據(jù)解得:r=0.4m,
離子離開磁場(chǎng)區(qū)邊界時(shí),偏轉(zhuǎn)角為θ
則sinθ=Lr=0.5,則:θ=30°,如答圖1所示,
偏離距離y1=R-Rcosθ=0.052m,
離開磁場(chǎng)后離子做勻速直線運(yùn)動(dòng)
總的偏離距離為y=y1+Dtanθ=0.284m
答:(1)該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度方向:豎直向下,離子流的速度為2×107m/s.
(2)Oa間的距離為0.284m.

點(diǎn)評(píng) 本題考查帶電粒子在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中處于平衡狀態(tài),當(dāng)處于磁場(chǎng)時(shí)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型;當(dāng)處于電場(chǎng)時(shí)是類平拋運(yùn)動(dòng)模型,及相關(guān)的綜合分析能力,以及空間想像的能力,應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.如圖所示是一物體的位移s隨時(shí)間t變化的圖象,則該物體在0~6s內(nèi)的位移是( �。�
A.0B.2 mC.4 mD.12 m

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9.如圖所示,斜面上的物塊M在沿斜面向上的力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),則關(guān)于斜面作用在物塊M上的靜摩擦力,下列說法不正確的是( �。�
A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下
C.大小可能等于零D.方向沿斜面向下,大小可能等于F

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示的U-I圖象中,直線I為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系,直線Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂的伏安特性曲線,用該電源直接與電阻R連接成閉合電路,由圖象可知( �。�
A.R的阻值為2ΩB.電源電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻為0.5Ω
C.電源的輸出功率為3.0wD.電源內(nèi)部消耗功率為1.5w

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.一帶負(fù)電的粒子只在電場(chǎng)力作用下沿x軸正向運(yùn)動(dòng),其電勢(shì)能EP隨位移x變化的關(guān)系如圖所示,其中0~x2段是對(duì)稱的曲線,x2~x3段是直線,則下列說法正確的是( �。�
A.x1處粒子的動(dòng)能最小
B.x1、x2、x3處電勢(shì)φ1、φ2、φ3的關(guān)系為φ1>φ2>φ3
C.粒子在0~x2段做變速運(yùn)動(dòng),x2~x3段做勻速運(yùn)動(dòng)
D.x2~x3段是勻強(qiáng)電場(chǎng)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.如圖所示,水平放置的平行金屬板的N板接地,M板電勢(shì)為+U,兩板間距離為d,d比兩板的長(zhǎng)度小很多,在兩板之間有一長(zhǎng)為2L(2L<d)的絕緣輕桿,可繞桿的水平固定軸O在豎直面內(nèi)無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng),O為桿的中點(diǎn),桿的兩端分別連著小球A和B,它們的質(zhì)量分別為2m和m,它們的帶電荷量分別為+q和-q(不計(jì)小球間的靜電力),當(dāng)桿由圖示水平位置從靜止釋放,轉(zhuǎn)過90°到豎直位置時(shí),已知重力加速度為g,求:
(1)兩球的電勢(shì)能的變化;
(2)兩球的總動(dòng)能;
(3)桿對(duì)A球的作用力.

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10.某同學(xué)要測(cè)量一個(gè)由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ.步驟如下:

(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖甲所示,可知其長(zhǎng)度為50.15mm;
(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖乙所示,可知其直徑為4.700±0.001mm;
(3)用多用電表的電阻“×10”擋,按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻,表盤的示數(shù)如圖丙,則該電阻的阻值約為220Ω;
(4)該同學(xué)想用伏安法為更精確地測(cè)量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下:
待測(cè)圓柱體電阻R
電流表A1(量程0~3mA,內(nèi)阻約50Ω)         電流表A2(量程0~15mA,內(nèi)阻約30Ω)
電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻約10kΩ)         電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約25kΩ)
直流電源E(電動(dòng)勢(shì)4V,內(nèi)阻不計(jì))            滑動(dòng)變阻器R1(阻值范圍0~15Ω)
滑動(dòng)變阻器R2(阻值范圍0~2kΩ)            開關(guān)S,導(dǎo)線若干
為了使實(shí)驗(yàn)誤差較小,要求要多次測(cè)量求平均值,還有設(shè)計(jì)電路,選擇較合適的器材.
a:此電路要設(shè)計(jì)成電流表外接法(填內(nèi)或外),測(cè)得的電阻率會(huì)偏�。ㄌ畲蠡蛐。�
b:實(shí)驗(yàn)中電流表要選用A2,電壓表要選用V1,滑動(dòng)變阻器要選用R1.(均填代號(hào))

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7.下列有關(guān)物理學(xué)史或物理理論的說法中,不正確的是(  )
A.牛頓第一定律涉及了兩個(gè)重要的物理概念:力和慣性
B.“如果電場(chǎng)線與等勢(shì)面不垂直,那么電場(chǎng)強(qiáng)度沿著等勢(shì)面方向就有一個(gè)分量,在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷時(shí)靜電力就要做功”,用的是歸納法
C.電場(chǎng)和磁場(chǎng)是一種客觀存在的物質(zhì),是相互聯(lián)系的,統(tǒng)稱為電磁場(chǎng),它具有能量和動(dòng)量,以有限速度--光速在空間中傳播
D.伽利略通過實(shí)驗(yàn)和合理的推理提出質(zhì)量并不是影響落體運(yùn)動(dòng)快慢的原因

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8.已知一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為f,一次在探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的紙帶.已知紙帶上相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出,則本次探究運(yùn)動(dòng)的加速度表達(dá)式為:S4+S5+S6S1S2S3f2225

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