如圖所示，MN、PQ是平行金屬板，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距離為d，PQ板帶正電，MN板帶負(fù)電，在PQ板的上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)電荷量為q、質(zhì)量為m的帶負(fù)電粒子以速度v0從MN板邊緣沿平行于板的方向射入兩板間，結(jié)果粒子恰好從PQ板左邊緣飛進(jìn)磁場(chǎng)，然后又恰好從PQ板的右邊緣飛進(jìn)電場(chǎng)．不計(jì)粒子重力．試求：

(1)兩金屬板間所加電壓U的大小；

(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�

 

【答案】

(1)    (2)

【解析】

試題分析：(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，

設(shè)帶電粒子在平行金屬板勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，加速度為a,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得：

在水平方向上：

在豎直方向上：偏轉(zhuǎn)位移為

根據(jù)牛頓第二定律得：

又　　

聯(lián)立以上各式解得： .

(2) 帶電粒子以速度v飛出電場(chǎng)后射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 如圖所示，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得： ，解得：粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的豎直分速度為

帶電粒子飛出電場(chǎng)時(shí)的速度大小為：

設(shè)速度方向和PQ所在直線的夾角為θ，

由幾何關(guān)系得：粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為

粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：　

解得：

考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)的合成與分解以及平面幾何相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的分析綜合能力和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)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(lái)源： 題型：

（2012?開(kāi)封模擬）如圖所示，MN、PQ為足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，間距L=O.5m，導(dǎo)軌平面與水平面 間的夾角6=37°，NQ丄MN，NQ間連接有一個(gè)R=3Ω的電阻．有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于 導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T．將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒放置在導(dǎo)軌上，金屬棒的電阻r=2Ω，其余部分電阻不計(jì)．現(xiàn)從ab由靜止釋放金屬棒，ab緊靠NQ，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始 終與NQ平行．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，金屬棒滑行至cd處時(shí)速度大小開(kāi)始保持不變，cd到ab的距 離為S=2m．（g取=10m/s2）
（1）金屬棒到達(dá)cd處的速度是多大？
（2）在金屬棒從ab運(yùn)動(dòng)到cd的過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖所示，MN、PQ為間距L=0.5m且足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，NQ⊥MN，導(dǎo)軌  平面與水平面間的夾角θ=37°，NQ間連接一個(gè)R=4Ω的電阻．一勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T．將一根質(zhì)量m=0.05kg、電阻r=1Ω的金屬棒ab，緊靠NQ放置在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．現(xiàn)靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與NQ平行．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定速度，cd離NQ的距離s=0.2m．g取l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8． 問(wèn)：
（1）當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)回路中的電流多大？
（2）金屬棒達(dá)到的穩(wěn)定速度多大？
（3）若將金屬棒滑行至以處的時(shí)刻記作t=0，從此時(shí)刻起，讓磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小，可使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，則t=1s時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ是兩條在水平面內(nèi)、平行放置的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的右端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與阻值為R=0.5Ω的電阻組成閉合回路，變壓器的原副線圈匝數(shù)之比n1：n2=2，導(dǎo)軌寬度為L(zhǎng)=0.5m．質(zhì)量為m=1kg的導(dǎo)體棒ab垂直MN、PQ放在導(dǎo)軌上，在水平外力作用下，從t=0時(shí)刻開(kāi)始往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間變化的規(guī)律是v=2sin
π
2
t，已知垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1T，導(dǎo)軌、導(dǎo)體棒、導(dǎo)線和線圈的電阻均不計(jì)，電流表為理想交流電表，導(dǎo)體棒始終在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．則下列說(shuō)法中正確的是（　�。�
A、在t=1s時(shí)刻電流表的示數(shù)為
1
2
2
A
B、導(dǎo)體棒兩端的最大電壓為1V
C、單位時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為0.25J
D、從t=0至t=3s的時(shí)間內(nèi)水平外力所做的功為0.75J

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ為足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.50m，導(dǎo)軌平面與水平面間夾角θ=37°，N、Q間連接一個(gè)電阻R=5.0Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T．將一根質(zhì)量m=0.050kg的金屬棒放在導(dǎo)軌的ab位置，金屬棒的電阻為r=1.0Ω，導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．現(xiàn)由靜止釋放金屬棒，金屬棒沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好．已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50，當(dāng)金屬棒滑行至cd處時(shí)速度大小開(kāi)始保持不變，位置cd與ab之間的距離s=2.0m．已知g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：
（1）金屬棒達(dá)到cd處的感應(yīng)電流大��；
（2）金屬棒從ab運(yùn)動(dòng)到cd的過(guò)程中，電阻R產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN和PQ式固定在水平面內(nèi)間距L=0.02m的平行金屬軌道，軌道的電阻忽略不計(jì)，金屬桿ab垂直放置在軌道上．兩軌道間連接有阻值為R0=1.50Ω的電阻，ab桿的電阻R=0.50Ω，ab桿與軌道接觸良好并不計(jì)摩擦，整個(gè)裝置放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向下．對(duì)ab桿施加一水平向右的拉力，使之以v=5.0m/s的速度在金屬軌道上向右勻速運(yùn)動(dòng)．求：
（1）通過(guò)電阻R0的電流；
（2）對(duì)ab桿施加的水平向右的拉力的大��；
（3）ab桿兩端的電勢(shì)差．

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