（2013?宿遷一模）如圖，板長為l、間距為d的平行金屬板水平放置，兩板間所加電壓大小為U，在極板的右側(cè)相距為a處有與板垂直的足夠大光屏PQ，一帶正電的粒子以初速度v0從兩板正中間平行兩板射入，從兩板間射出時速度的偏轉(zhuǎn)角為37°，不計粒子受到的重力．（cos37°=0.8，sin37°=0.6）

（1）求粒子的比荷q/m；
（2）若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加如圖所示的磁場，要使粒子不打在光屏上，求磁感應(yīng)強度B大小的取值范圍；
（3）若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加垂直紙面向外、大小為E0的勻強電場，設(shè)初速度方向所在直線與光屏交點為O點，取O點為坐標原點，水平向右為x正方向，垂直紙面向外為z軸的正方向，建立如圖所示的坐標系，求粒子打在光屏上的坐標（x，y，z）．
分析：（1）粒子在電場中做類平拋運動，y軸方向做初速度為0的勻加速直線運動，x軸方向做勻速直線運動，根據(jù)運動的合成與分解處理可得粒子的比荷；
（2）求出粒子剛好打在屏上即軌跡與屏剛好相切時的磁感應(yīng)強度B，要使粒子不打在屏上，則可以求出B的取值范圍；
（3）分三個方向求解粒子的運動，x、y軸方向勻速直線運動，z軸方向初速度為0的勻加速直線運動，根據(jù)運動等時性求解即可．
解答：解：（1）由題意知，粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時做類平拋運動，設(shè)粒子從兩版間射出時，速度的水平分量為vx，豎直分量為vy則由題意有：
vx=v0
vy=at=
qU
md
×
l
v0
=
qUl
mdv0

又因為粒子從電場射出時速度的偏轉(zhuǎn)角為37° 則有：tan370=
vy
v0
=
qUl
md
v
2
0

解之得：
q
m
=
3d
v
2
0
4Ul

（2）由題意得，粒子進入磁場的速度vcos37°=v0得v=
5
4
v0
設(shè)粒子剛好打在光屏時，磁感應(yīng)強度為B，

如圖，由幾何知識有：Rsin37°+R=a 得：R=
a
1+sin37°

粒子在磁場中做圓周運動，洛倫茲力提供向心力有：Bqv=
mv2
R

  得：B=
mv
qR
=
1
q
m
×
5
4
v0
a
1+sin37°
=
8Ul
3dv0a

所以，要使粒子不打在光屏上，應(yīng)有磁感應(yīng)強度大于
8Ul
3dv0a

（3）由題知：
微粒只要打在屏上，x坐標就為0 
微粒在y軸方向先做勻加速直線運動，后做勻速直線運動，根據(jù)幾何關(guān)系可得：
y=(
l
2
+a)tan37°=
3l+6a
8

微粒在z軸方向在電場力作用下做初速度為0的勻加速直線運動，根據(jù)位移時間關(guān)系有：
z=
1
2
×
qE0
m
×t2    
根據(jù)運動的等時性有在z軸方向運動時間t=
a
v0

代入得：z=
3E0da2
8Ul
（1分）
則坐標為：（0，
3l+6a
8
，
3E0da2
8Ul
）
答：（1）粒子的比荷
q
m
=
3d
v
2
0
4Ul
；
（2）若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加如圖所示的磁場，要使粒子不打在光屏上，磁感應(yīng)強度大于
8Ul
3dv0a
；
（3）若在兩板右側(cè)MN和光屏PQ間加垂直紙面向外、大小為E0的勻強電場，設(shè)初速度方向所在直線與光屏交點為O點，取O點為坐標原點，水平向右為x正方向，垂直紙面向外為z軸的正方向，建立如圖所示的坐標系，粒子打在光屏上的坐標：（0，
3l+6a
8
，
3E0da2
8Ul
）．
點評：會用運動的合成與分解的方法處理類平拋運動，在磁場中粒子做勻速圓周運動時洛倫茲力提供向心力．熟練作出粒子運動軌跡，根據(jù)臨界條件判斷粒子的運動取值范圍．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?宿遷一模）下列四幅圖的有關(guān)說法中正確的是  （　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?宿遷一模）某學習小組為了驗證動能定理，他們在實驗室組裝了如圖的裝置外，還備有下列器材：打點計時器所用的學生電源、導線、復(fù)寫紙、天平、細沙．他們稱量滑塊的質(zhì)量為M、沙和小桶的總質(zhì)量為m．當滑塊連接上紙帶，用細線通過滑輪掛上空的小桶時，滑塊處于靜止狀態(tài)．要完成該實驗，則：
（1）還缺少的實驗器材
刻度尺
刻度尺
．
（2）實驗時為保證滑塊受到的合力與沙和小桶的總重力大小基本相等，沙和小桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是
沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量
沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量
，實驗時為保證細線拉力為木塊的合外力，首先要做的步驟是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
（3）在（2）的基礎(chǔ)上，讓沙桶帶動滑塊加速運動，用打點計時器記錄其運動情況，在打點計時器打出的紙帶上取兩點，測出這兩點的間距為L和打下這兩點時的速度大小v1與v2（v1＜v2），當?shù)氐闹亓铀俣葹間．寫出實驗要驗證的動能定理表達式
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用題中的字母表示）．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?宿遷一模）如圖所示，以下判斷正確的是（　　）

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?宿遷一模）如圖，A、B、C三點在同一直線上，AB=BC，在A處固定一電荷量為Q的點電荷．當在B處放一電荷量為+q的點電荷時，它所受到的電場力為F；移去B處電荷，在C處放電荷量為-2q的點電荷，其所受電場力為（　�。�

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?宿遷一模）在“探究感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)”的實驗中，請完成下列實驗步驟：
（1）為弄清靈敏電流表指針擺動方向與電流方向的關(guān)系，可以使用一個已知正負極性的直流電源進行探究．某同學想到了多用電表內(nèi)部某一檔含有直流電源，他應(yīng)選用多用電表的
歐姆
歐姆
擋（選填“歐姆”、“直流電流”、“直流電壓”、“交流電流”或“交流電壓”）對靈敏電流表進行測試．由實驗可知當電流從正接線柱流入電流表時，指針向右擺動．
（2）該同學先將多用電表的紅表筆接靈敏電流表的正接線柱，再將黑表筆
短暫
短暫
（選填“短暫”或“持續(xù)”）接靈敏電流表的負接線柱．若靈敏電流表的指針向左擺動如圖，說明電流由電流表的
負
負
（選填“正”或“負”）接線柱流入靈敏電流表的．
（3）實驗中該同學將磁鐵某極向下從線圈上方插入線圈時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針向右偏轉(zhuǎn)，請在圖中用箭頭畫出線圈電流方向并用字母N、S標出磁鐵的極性．

查看答案和解析>>

同步練習冊答案