(16 分)如圖所示,待測區(qū)域中存在勻強電場和勻強磁場,根據(jù)帶電粒子射入時的受力情況可推測其電場和磁場. 圖中裝置由加速器和平移器組成,平移器由兩對水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成,極板長度為l、間距為d,兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場方向相反. 質(zhì)量為m、電荷量為+q 的粒子經(jīng)加速電壓U0 加速后,水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1 的平移器,最終從A 點水平射入待測區(qū)域. 不考慮粒子受到的重力.

(1)求粒子射出平移器時的速度大小v1;
(2)當加速電壓變?yōu)?U0 時,欲使粒子仍從A 點射入待測區(qū)域,求此時的偏轉(zhuǎn)電壓U;
(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待測區(qū)域,剛進入時的受力大小均為F. 現(xiàn)取水平向右為x 軸正方向,建立如圖所示的直角坐標系Oxyz. 保持加速電壓為U0 不變,移動裝置使粒子沿不同的坐標軸方向射入待測區(qū)域,粒子剛射入時的受力大小如下表所示.

請推測該區(qū)域中電場強度和磁感應(yīng)強度的大小及可能的方向.
(1)  (2)
(3)E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為30°或150°,
若B 沿-x 軸方向,E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為-30°或-150°。
(1)設(shè)粒子射出加速器的速度為
動能定理
由題意得 ,即
(2)在第一個偏轉(zhuǎn)電場中,設(shè)粒子的運動時間為t
加速度的大小
在離開時,豎直分速度
豎直位移
水平位移
粒子在兩偏轉(zhuǎn)電場間做勻速直線運動,經(jīng)歷時間也為t
豎直位移
由題意知,粒子豎直總位移
解得
則當加速電壓為時,
(3)(a)由沿x 軸方向射入時的受力情況可知:B平行于x 軸.  且
(b)由沿軸方向射入時的受力情況可知:E 與Oxy 平面平行.
,則 且
解得
(c)設(shè)電場方向與x 軸方向夾角為.
若B 沿x 軸方向,由沿z 軸方向射入時的受力情況得
解得 =30°,或=150°
即E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為30°或150°.
同理,若B 沿-x 軸方向
E 與Oxy 平面平行且與x 軸方向的夾角為-30°或-150°.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,abcd為質(zhì)量M=2 kg的導軌,放在光滑絕緣的水平面,另有一根質(zhì)量m=0.6 kg的金屬棒PQ平行于bc放在水平導軌上,PQ棒左邊靠著絕緣的豎直立柱e、f(豎直立柱光滑,且固定不動),導軌處于勻強磁場中,磁場以為界,左側(cè)的磁場方向豎直向上,右側(cè)的磁場方向水平向右,磁感應(yīng)強度大小都為B=0.8 T.導軌的bc段長l=0.5 m,其電阻r=0.4Ω,金屬棒的電阻R=0.2Ω,其余電阻均可不計.金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)m=0.2.若在導軌上作用一個方向向左、大小為F=2N的水平拉力,設(shè)導軌足夠長,重力加速度g取,試求:

(1)導軌運動的最大加速度;
(2)導軌的最大速度;
(3)定性畫出回路中感應(yīng)電流隨時間變化的圖線.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

目前有一種磁強計,用于測定地磁場的磁感應(yīng)強度.磁強計的原理如圖所示,電路有一段金屬導體,它的橫截面是寬為a、高為b的長方形,放在沿y軸正方向的勻強磁場中,導體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流.已知金屬導體單位體積中的自由電子數(shù)為n,電子電荷量為e,金屬導電過程中,自由電子所做的定向移動可視為勻速運動.兩電極M、N均與金屬導體的前后兩側(cè)接觸,用電壓表測出金屬導體前后兩個側(cè)面間的電勢差為U.則磁感應(yīng)強度的大小和電極M、N的正負為(  )
A.,M正、N負    B.,M正、N負
C.,M負、N正D.,M負、N正

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

帶電粒子在AB兩極板間靠近A板中央附近S處靜止釋放,在兩極板電壓中加速,從小孔P平行CD極板方向的速度從CD極板中央垂直進入偏轉(zhuǎn)電場,B板靠近CD板的上邊緣如圖甲.在CD兩板間加如圖乙所示的交變電壓,設(shè)時刻粒子剛好進入CD極板,時刻粒子恰好從D板的下邊緣飛入勻強磁場,勻強磁場的上邊界與CD極板的下邊緣在同一水平線上,磁場范圍足夠大,加速電場AB間的距離,偏轉(zhuǎn)電場CD間的距離及CD極板長均為,圖象乙中都為已知,帶電粒子重力不計,不考慮電場和磁場邊界影響.求:

(1)加速電壓?
(2)帶電粒子進入磁場時的速度?
(3)若帶電粒子在時刻剛好從C極板的下邊緣進入偏轉(zhuǎn)電場,并剛能返回到初始位置S處,求
(4)帶電粒子全程運動的周期

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,電阻忽略不計的、兩根兩平行的光滑金屬導軌豎直放置,導軌間的距離為d,其上端接一電阻R,在兩導軌間存在與平面垂直的勻強磁場B,且磁場區(qū)域足夠大,在其下方存在與導軌相連的兩個豎直的平行金屬板。在兩金屬板間存在一光滑的軌道,傾斜軌道與水平方向的夾角為θ,傾斜軌道與豎直圓形軌道間用一段光滑小圓弧相連,圓形軌道的半徑為r,將一電阻也為R、質(zhì)量為m的導體棒從一位置由靜止開始在導軌上無摩擦向下滑動,當導體棒開始勻速運動時,將一帶正電的小球由傾斜軌道的某一位置由靜止釋放,小球的電荷量為q,求:

(1)導體棒勻速運動的速度;
(2)若小球到達圓形軌道最高點時對軌道的壓力剛好為零,則釋放小球的初位置到圓形軌道最低點的高度h多大?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,光滑絕緣水平面的上方空間被豎直的分界面MN分隔成兩部分,左側(cè)空間存在一水平向右的勻強電場,場強大小 右側(cè)空間有一長為R=0.8m的絕緣輕繩,繩的一端固定于O點,另一端拴一個質(zhì)量m2=m的不帶電的小球B在豎直平面內(nèi)做順時針方向的圓周運動,運動到最低點時速度大小vB=8m/s,小球B在最低點時與地面接觸但沒有彈力. 在MN左側(cè)空間中有一個質(zhì)量為m1=m的帶正電的物體A,電荷量大小為q,在水平面上與MN界面水平間距為L處由靜止釋放,恰好與運動到最低點處的B發(fā)生正碰,并瞬間粘合成一個整體C,碰后瞬間在MN的右側(cè)空間立即加上一豎直向上的勻強電場,場強大小E2=3E1(g=10m/s2

(1)如果L=0.2m,求出整體C運動到最高點時的瞬時速度大小,及此時繩的拉力是物體重力的多少倍?
(2)當L滿足什么條件時,整體C可以在豎直面內(nèi)做一個完整的圓周運動?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(19分)如圖所示,帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d;兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。如圖建立坐標系,x軸平行于金屬板,與金屬板中心線重合,y軸垂直于金屬板。區(qū)域I的左邊界在y軸,右邊界與區(qū)域II的左邊界重合,且與y軸平行;區(qū)域II的左、右邊界平行。在區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)分別存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B,區(qū)域I內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向外,區(qū)域II內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向里。一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間,在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運動,并先后通過區(qū)域I和II。已知電子電量為e,質(zhì)量為m,區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向?qū)挾染鶠?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134053649762.png" style="vertical-align:middle;" />。不計電子重力。

(1)求兩金屬板之間電勢差U;
(2)求電子從區(qū)域II右邊界射出時,射出點的縱坐標y;
(3)撤除區(qū)域I中的磁場而在其中加上沿x軸正向的勻強電場,使得該電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出。求電子兩次經(jīng)過y軸的時間間隔t。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖甲所示,MN、PQ為間距L="0" .5m足夠長的平行導軌,NQ⊥MN,導軌的電阻均不計。導軌平面與水平面間的夾角,NQ間連接有一個R=4Ω的電阻。有一勻強磁場垂直于導軌平面且方向向上,磁感應(yīng)強度為B0=1T。將一根質(zhì)量為m=0.05kg的金屬棒ab緊靠NQ放置在導軌上,且與導軌接觸良好,F(xiàn)由靜止釋放金屬棒,當金屬棒滑行至cd處時達到穩(wěn)定速度,已知在此過程中通過金屬棒截面的電量q=0.2C,且金屬棒的加速度a與速度v的關(guān)系如圖乙所示,設(shè)金屬棒沿導軌向下運動過程中始終與NQ平行。取g=10m/s2。求:

(1)金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)cd離NQ的距離s;
(3)金屬棒滑行至cd處的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量;
(4)若將金屬棒滑行至cd處的時刻記作t=0,從此時刻起,讓磁感應(yīng)強度逐漸減小,為使金屬棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,則磁感應(yīng)強度B應(yīng)怎樣隨時間t變化(寫出B與t的關(guān)系式)。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(18分)如圖所示,k是產(chǎn)生帶電粒子的裝置,從其小孔a水平向左射出比荷為1.0×l03C/kg的不同速率的帶電粒子,帶電粒子的重力忽略不計.Q是速度選擇器,其內(nèi)有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為3.0×l0-3T的勻強磁場和豎直方向的勻強電場(電場線未畫出).

(1)測得從Q的b孔水平向左射出的帶電粒子的速率為2.0×l03m/s,求Q內(nèi)勻強電場場強的大小和方向.
(2)為了使從b孔射出的帶電粒子垂直地打在與水平面成30°角的P屏上,可以在b孔與P屏之間加一個邊界為正三角形的有界勻強磁場,磁場方向垂直紙面.試求該正三角形勻強磁場的最小面積S與磁感應(yīng)強度B間所滿足的關(guān)系.

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