【題目】如圖所示,真空中豎直條形區(qū)域I存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),條形區(qū)域II存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)和電場(chǎng)寬度均為L且足夠長(zhǎng),圖中虛線是磁場(chǎng)與電場(chǎng)的分界線,M、N為涂有熒光物質(zhì)的豎直板,帶電粒子打在M、N板上被吸附時(shí)就會(huì)發(fā)出熒光,F(xiàn)有一束帶正電粒子從A處以速度v連續(xù)不斷地射入磁場(chǎng),入射方向與M板成60°夾角且與紙面平行,已知帶正粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,不計(jì)粒子重力和相互作用力。求:

(1)若帶正電粒子垂直打在N板上,I區(qū)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度;

(2)在第(1)問中,調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,N板上的亮斑剛好消失時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)E;

(3)若區(qū)域II的電場(chǎng)強(qiáng)度,要使M板出現(xiàn)亮斑,I區(qū)磁場(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度。

【答案】(1)(2)(3)

【解析】

【試題分析】(1)若質(zhì)子垂直打在N板上,質(zhì)子出磁場(chǎng)時(shí)必須與磁場(chǎng)的右邊界垂直,畫出質(zhì)子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡,由幾何關(guān)系求出軌跡半徑,由牛頓第二定律求磁感應(yīng)強(qiáng)度B1;(2)要使N板上的亮斑恰好消失,質(zhì)子進(jìn)入電場(chǎng)后須做勻減速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)N板的速度恰好為零.由動(dòng)能定理求場(chǎng)強(qiáng)E;(3)設(shè)質(zhì)子從磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度方向與虛線邊界間的夾角為θ,進(jìn)入電場(chǎng)后做類斜上拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)質(zhì)子剛要達(dá)到N板時(shí),沿電場(chǎng)線方向速度減小為零,如圖所示,此時(shí)質(zhì)子恰好能返回磁場(chǎng)打在M板上產(chǎn)生亮班,而此時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最。芯侩妶(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向的運(yùn)動(dòng),由動(dòng)能定理求出θ.根據(jù)幾何關(guān)系求出磁場(chǎng)中軌跡半徑,即可求解I區(qū)磁場(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度B2

(1) 帶正電粒子在磁場(chǎng)中洛倫茲力提供向心力,

解得

若帶正電粒子垂直打在N板上,必須粒子出磁場(chǎng)時(shí)須與磁場(chǎng)的右邊界垂直,如圖甲所示,

由幾何關(guān)系得r1cos60°L

r12L

聯(lián)立解得Ⅰ區(qū)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為

(2)粒子進(jìn)入電場(chǎng)后逆著電場(chǎng)線做勻減速直線運(yùn)動(dòng),調(diào)節(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小,N板上的亮斑剛好消失時(shí),粒子的速度剛好減為零,由動(dòng)能定理得

N板上的亮斑剛好消失時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)為

(3)設(shè)粒子從磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)速度方向與虛線邊界間的夾角為θ,進(jìn)入電場(chǎng)后做類斜上拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)質(zhì)子剛要到達(dá)N板時(shí),沿電場(chǎng)線方向速度減小為零,如圖乙所示,此時(shí)粒子恰好能返回磁場(chǎng)打在M板上產(chǎn)生亮斑,而此時(shí)的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最。

沿電場(chǎng)方向,由動(dòng)能定理得

θ=30°

在磁場(chǎng)中,由幾何關(guān)系知r2sin 60°+r2sin 30°=L

故Ⅰ區(qū)磁場(chǎng)的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度為

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:

【題目】一輛汽車以v020m/s速率在某市郊區(qū)超速行駛。當(dāng)這輛違章車駛過某一警車時(shí),警車立即從靜止開始以a=2.5m/s2的加速度追擊。假如兩車都做直線運(yùn)動(dòng),警車的最高限速為vmax30m/s。問

⑴作出兩車運(yùn)動(dòng)的示意圖

⑵警車何時(shí)能夠截獲這輛違章車?

⑶警車在追擊過程中,離違章車的最遠(yuǎn)距離是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,固定的豎直光滑U型金屬導(dǎo)軌,間距為L,上端接有阻值為R的電阻,處在方向水平且垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒與勁度系數(shù)為k的固定輕彈簧相連放在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì).初始時(shí)刻,彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài),其伸長(zhǎng)量為,此時(shí)導(dǎo)體棒具有豎直向上的初速度v0.在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過程中,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸.則下列說(shuō)法正確的是

A. 初始時(shí)刻導(dǎo)體棒受到的安培力大小

B. 初始時(shí)刻導(dǎo)體棒加速度的大小

C. 導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中,克服安培力做功等于棒上電阻r的焦耳熱

D. 導(dǎo)體棒開始運(yùn)動(dòng)直到最終靜止的過程中,回路上產(chǎn)生的焦耳熱

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖1所示,在足夠大空間內(nèi)存在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中A、B兩物塊疊在一起置于光滑水平面上,物塊A帶正電,物塊B不帶電且表面絕緣,A、B接觸面粗糙.自t=0時(shí)刻起用水平恒力F作用在物塊B上,由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).圖2圖象的橫軸表示時(shí)間,則縱軸y可以表示( )

A.A所受洛倫茲力大小 B.B對(duì)地面的壓力大小

C.A對(duì)B壓力大小 D.A對(duì)B的摩擦力大小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在如圖所示的直角坐標(biāo)系xoy中,矩形區(qū)域oabc內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.2T;第一象限內(nèi)有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=4.0×105N/C.已知矩形區(qū)域oa邊長(zhǎng)為0.60m,ab邊長(zhǎng)0.20m.在bc邊中點(diǎn)N處有一放射源,某時(shí)刻,放射源沿紙面向磁場(chǎng)中各方向均勻地輻射出速率均為v=2.0×106m/s的某種帶正電粒子,帶電粒子質(zhì)量m=6.4×10-27kg,電荷量為q=+3.2×10-19C,不計(jì)粒子重力,求:(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(1)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑;

(2)放射源沿-x方向射出的粒子,從射出到從 y軸離開所用的時(shí)間

(3)從x軸上射出的粒子中,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短路程為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在如圖所示的電路中,閉合開關(guān),將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)一段距離,待電路穩(wěn)定后,與滑片移動(dòng)前比較

A. 燈泡L變亮

B. 電容器C上的電荷量不變

C. 電源消耗的總功率變小

D. 電阻R0兩端電壓變大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,兩條平行的金屬導(dǎo)軌相距L1 m,金屬導(dǎo)軌的傾斜部分與水平方向的夾角為37°,整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.金屬棒MNPQ的質(zhì)量均為m0.2 kg,電阻分別為RMN1 ΩRPQ2 Ω.MN置于水平導(dǎo)軌上,與水平導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0.5,PQ置于光滑的傾斜導(dǎo)軌上,兩根金屬棒均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.從t0時(shí)刻起,MN棒在水平外力F1的作用下由靜止開始以a1 m/s2的加速度向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),PQ則在平行于斜面方向的力F2作用下保持靜止?fàn)顟B(tài).t3 s時(shí),PQ棒消耗的電功率為8 W,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻,水平導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),MN始終在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng).求:

1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;

203 s時(shí)間內(nèi)通過MN棒的電荷量;

3)求t6 s時(shí)F2的大小和方向;

4)若改變F1的作用規(guī)律,使MN棒的運(yùn)動(dòng)速度v與位移x滿足關(guān)系:v0.4x,PQ棒仍然靜止在傾斜軌道上.求MN棒從靜止開始到x5 m的過程中,系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳量.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】對(duì)下列概念、公式的理解,正確的是(

A. 根據(jù)E=F/q可知,電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和檢驗(yàn)電荷的電荷量q成反比

B. 根據(jù)U=Ed可知,勻強(qiáng)電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差等于場(chǎng)強(qiáng)與兩點(diǎn)間距離的乘積

C. 根據(jù)W=Uq可知,一個(gè)電子在電勢(shì)差為1V的兩點(diǎn)間被電場(chǎng)加速,電場(chǎng)力做功為1eV

D. 根據(jù)U=W/q可知,電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U與電場(chǎng)力做功W成正比,與電量q成反比

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上,沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的兩個(gè)物體AB(均可看做質(zhì)點(diǎn)),已知OA2OB,兩物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,兩物體剛好未發(fā)生滑動(dòng),此時(shí)剪斷細(xì)線,假設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等,重力加速度為g,則( )

A. 剪斷前,細(xì)線中的張力等于

B. 剪斷前,細(xì)線中的張力等于

C. 剪斷后,兩物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)

D. 剪斷后,B物體仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A物體發(fā)生滑動(dòng),離圓心越來(lái)越遠(yuǎn)

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