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20.如圖所示,在長為d的平行金屬板之間有一直徑為d的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁場的方向垂直于紙面向里,圓形區(qū)域恰好全部在兩金屬板之間,一不計(jì)重力的帶電粒子從P點(diǎn)沿直徑水平向右射入磁場區(qū)域,已知帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,射入磁場的速度為v.
(1)若兩極板不帶電,帶電粒子恰好能打在極板AB的中點(diǎn)上,求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大��;
(2)若在兩極板上加上電壓U,則帶電粒子恰好能沿直徑勻速穿過,試求兩極板上所加的電壓U并判斷哪個(gè)極板帶正電.

分析 (1)由已知的條件畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡,由左手定則判斷出粒子的電性,由幾何關(guān)系求出粒子的半徑,然后又洛倫茲力提供向心力得出磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(2)帶電粒子恰好能沿直徑勻速穿過,則電場力大小等于洛倫茲力,寫出平衡方程即可求出結(jié)果.

解答 解:(1)畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖,
粒子向上偏轉(zhuǎn),由左手定則判斷出粒子的帶正電,由幾何關(guān)系可知粒子的半徑r=12d
在圓形磁場區(qū)域,離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有:
qvB=mv2r
所以:B=2mvqd
(2)由題設(shè)知,粒子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動(dòng),將受到的向上的洛倫茲力和向下的電場力,由題意知二力平衡,則上極板帶正電,有:
qU88skqgq-qvB0=0
得:U=2mv2q
答:(1)若兩極板不帶電,帶電粒子恰好能打在極板AB的中點(diǎn)上,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是2mvqd
(2)若在兩極板上加上電壓U,則帶電粒子恰好能沿直徑勻速穿過,兩極板上所加的電壓等于2mv2q,上極板帶正電.

點(diǎn)評(píng) 該題考查了帶電粒子在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng),在混合場中要注意對(duì)離子的受力分析;在磁場中要掌握住軌道半徑公式、周期公式,畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡后,半徑和偏轉(zhuǎn)角的幾何關(guān)系就比較明顯了.

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

10.如圖所示,a、b、c是在地球大氣層外同一平面內(nèi)的圓形軌道上繞逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星,下列說法正確的是( �。�
A.b、c的線速度大小相等,且大于a的線速度
B.b、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度
C.a衛(wèi)星由于某原因,軌道半徑緩慢減小,其線速度將增大
D.c加速可追上同一軌道上的b,b減速可等候同一軌道上的c

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

11.想用伏安法測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,現(xiàn)準(zhǔn)備了下列器材:
①待測干電池(電動(dòng)勢約1.5V,內(nèi)阻約1.0Ω)
②電流表G(滿偏電流3.0mA內(nèi)阻10Ω)
③安培表A(量程0~0.6A,內(nèi)阻約為0.5Ω)
④滑動(dòng)電阻器R1(0~20Ω,10A)
⑤滑動(dòng)電阻器R2(0~100Ω,1A)
⑥定值電阻R3=990Ω
⑦開關(guān)和導(dǎo)線若干

(1)所給儀器中缺少伏特表,它可由電流表G和定值電阻改裝而成,請(qǐng)?jiān)趫D1中畫出其改裝電路圖
(2)為了能準(zhǔn)確進(jìn)行測量,也為了操作方便,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是R1
(3)請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出實(shí)驗(yàn)原理圖.
(4)如圖3為某同學(xué)根據(jù)正確的電路圖做出的I1-I2圖線(I1為電流表的示數(shù),I2為安培表的示數(shù)),由該圖線可得被測干電池的電動(dòng)勢E=1.47V,內(nèi)阻 r=0.75Ω.
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.如圖所示,在直角三角形ABC所包圍的區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的水平勻強(qiáng)磁場,AB邊豎直,BC為絕緣水平擋板,且邊長BC=2AB=2d,有一重力不計(jì),電荷量為+q,質(zhì)量為m的粒子以速率v0從AB邊中點(diǎn)垂直AB邊射入磁場區(qū)域,然后垂直打在絕緣擋板BC上并以相同的速率反彈回磁場.求:
(1)在直角三角形ABC內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.
(2)帶電粒子從AB邊進(jìn)入磁場到從AC邊射出磁場所用的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

15.如圖所示,質(zhì)量為M的木箱放在光滑水平地面上,受到一平恒力F的作用,木箱的頂部用細(xì)繩懸掛一質(zhì)量為m的小球,若想使細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ,則恒力F應(yīng)為(M+m)gtanθ.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

5.質(zhì)量為2×103千克的貨車在水平公路上以15m/s的速度行駛,由于發(fā)現(xiàn)意外情況,司機(jī)突然緊急剎車時(shí)車勻減速停下,試回答下列問題:如果司機(jī)剎車過程中貨車駛過的距離為15米,那么貨車的加速度和制動(dòng)力各為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.在世界光伏市場的強(qiáng)力拉動(dòng)下,中國太陽能電池制造業(yè)通過引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新,獲得了長足的發(fā)展,現(xiàn)測得一太陽能電池板開路時(shí)的路端電壓為800mV.若將此電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一個(gè)閉合電路,則它的路端電壓降為400mV.求太陽能電池板的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.一質(zhì)量為m的木塊靜止在水平面上,從t=0開始,有一大小為F,方向豎直向上的恒力作用在該木塊上,已知F>mg,則t=t1時(shí)刻,力F做功的功率為(  )
A.F2t1mB.FmgmFt1C.Fmg2mt1D.(F=mg)gt1

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10.為了研究某高層電梯的運(yùn)動(dòng)情況,選用了電子體重計(jì),其壓力傳感器與顯示器相連,某人在地面上用體重計(jì)稱得自己的體重為500N,他將體重計(jì)移至電梯內(nèi)稱其體重,其乘坐電梯從頂層到達(dá)底層,在顯示器中觀察到體重變化如圖所示,(g取10m/s2
求:(1)電梯運(yùn)動(dòng)的最大速度;
(2)頂層到底層的高度.

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