【題目】如圖所示，MN是兩個間距為d的帶電平行金屬板，金屬板的長度為L，上極板帶正電。兩金屬板之間還存在磁感應(yīng)強度大小為B。方向垂直于紙面的勻強磁場（圖中未畫出）。在平行金屬板的右側(cè)有一半徑為R的圓筒，在該圓筒區(qū)域內(nèi)也存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，圓筒區(qū)域內(nèi)只有A點一個縫隙。一質(zhì)量為 m、帶電量為+q的粒子從平行金屬板的左側(cè)邊緣的P點沿中線PA以速度v0射入平行金屬板區(qū)域，沿水平直線運動到A點進入圓筒，并與圓筒壁第一次垂直相碰于Q點。碰撞過程中，帶電粒子的速度大小不變，方向反向。圓弧ACQ對應(yīng)的圓心角=120 °，不計帶電粒子的重力。

(1)求平行金屬板區(qū)域內(nèi)磁場的方向和兩極板間的電勢差U；

(2)求圓筒區(qū)域內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小B；

(3)若帶電粒子進入圓簡區(qū)域內(nèi)的勻強磁場后，平行金屬板間的磁感應(yīng)強度大小不變、方向反向，則帶電粒子能返回P點嗎？若不能，請說明帶電粒子最終的運動情況；若能，請求出帶電粒子從P點開始運動，直到最后返回P點所用的時間。

【答案】（1）垂直紙面向里，B0v0d；（2）；（3）可以回到P點，。

【解析】

（l）由題意知，帶電粒子受到電場力和洛倫茲力且處于平衡狀態(tài)，電場力豎直向下，根據(jù)左手定則可判斷平行金屬板區(qū)域內(nèi)磁場的方同垂直紙面向里。

帶電粒子在金屬板之間做勻速直線運動，有

解得

U=B0v0d

（2）根據(jù)幾何關(guān)系，粒子在圓筒中做圓周運動的半徑：

在圓筒區(qū)域內(nèi)粒子所受的洛倫茲力提供向心力，有

解得

（3）可以回到P點，如圖所示

帶電粒子垂直撞到Q點，其運動的軌跡對應(yīng)的圓心角為60°，同理，帶電粒子再與圓筒壁垂直相撞，最后回到A點，帶電粒子進入平行金屬板間，由受力分析可知帶電粒子水平向左做勻速直線運動，可以回到P點，帶電粒子從A點到Q點的運動時間

由對稱性可知，帶電粒子在圓筒區(qū)域內(nèi)磁場中運動的總時間

帶電粒子在圓筒區(qū)域內(nèi)磁場中的運動周期

粒子前后兩次在平行板之間的運動時間

則帶電粒子在整個運動過程中運動的總時間：

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示的實驗裝置中，極板A接地，平行板電容器的極板B與一個靈敏的靜電計相接。將A極板向左移動，增大電容器兩極板間的距離時，電容器所帶的電量Q、電容C、兩極間的電壓U，電容器兩極板間的場強E的變化情況是 ( )

A. Q不變，C變小，U變大，E不變

B. Q不變，C變小，U變大，E變小

C. Q變小，C不變，U不變，E變小

D. Q變小，C變小，U不變，E不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性．所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程 3 V，內(nèi)阻 3 kΩ)；電流表 (量程0.5 A，內(nèi)阻 0.5 Ω)；固定電阻R0(阻值1 000 Ω)；滑動變阻器R(阻值0～9.0 Ω)；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干．

(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在0～3.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖_____．

(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖(a)所示．

圖(a)　　　　　　　　　　　圖(b)

由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻　________(填“增大”、“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率　________(填“增大”、“不變”或“減小”)．

(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 Ω)和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率．閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為　________W，最大功率為　________W(結(jié)果均保留2位小數(shù))

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，邊長為L、匝數(shù)為N，電阻不計的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動，軸OO′垂直于磁感線，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2．保持線圈以恒定角速度ω轉(zhuǎn)動，下列判斷正確的（　　）

A. 在圖示位置時線框中磁通量為零，感應(yīng)電動勢最大

B. 當可變電阻R的滑片P向上滑動時，電壓表V2的示數(shù)變大

C. 電壓表V1示數(shù)等于NBωL2

D. 變壓器的輸入與輸出功率之比為1：1

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，兩個平行的導(dǎo)軌與水平面的夾角為，導(dǎo)軌的左側(cè)接一個阻值為R的定值電阻，兩導(dǎo)軌之間的距離為L。導(dǎo)軌處在勻強磁場中，勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上。一質(zhì)量為m、電阻為r、長度為L的導(dǎo)體棒ab垂直于兩導(dǎo)軌放置，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為μ（μ<tan）。導(dǎo)體棒ab在重力作用下，由靜止開始下滑了距離x后，速度達到最大，重力加速度為g，不計導(dǎo)軌電阻，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。則（　�。�

A.把導(dǎo)體棒ab看成等效電源時，a是電源正極

B.當導(dǎo)體棒ab的速度為v0（v0小于最大速度）時，導(dǎo)體棒ab的加速度為

C.導(dǎo)體棒ab從開始運動到速度最大的過程中，通過電阻R的電荷量為

D.若導(dǎo)體棒ab由靜止到速度最大的過程中，獲得的動能為Ek，則電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱是

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，AB段為粗糙水平軌道，BC段是固定于豎直平面內(nèi)的光滑半圓形導(dǎo)軌，半徑為R。一質(zhì)量為m的滑塊靜止在A點，在水平恒力F作用下從A點向右運動，當運動至B點時，撤去恒力F，滑塊沿半圓形軌道向上運動恰能通過最高點C，已知滑塊與水平軌道間的滑動摩擦力Ff＝ ，水平恒力F＝ ，求：

(1)滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ；

(2)滑塊運動至C點的速度大小vC；

(3)水平軌道AB的長度L。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，某工廠用水平傳送帶傳送零件，若傳送帶的長度s = 6 m，傳送帶與零件間的動摩擦因數(shù)為μ = 0.2，傳送帶勻速運動的速度v = 4 m/s。某時刻在傳送帶最左端P處輕放一質(zhì)量為m的零件，并使之傳送到最右邊的Q處。則零件到達傳送帶最右邊Q處的速度大小v及傳送所需時間t分別為（　　）

A.v = 4 m/sB.

C.t = 2 sD.t = 2.5 s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】電磁炮的原理如圖所示，把充滿電的電容器與金屬導(dǎo)軌接通，電容器開始放電，炮彈在強大的安培力作用下加速獲得一個很大的速度。不考慮炮彈與軌道間的摩擦，不計導(dǎo)軌電阻，關(guān)于電磁炮，下面說法正確的是（　�。�

A.炮彈在磁場中做勻加速直線運動

B.炮彈剛開始運動時的加速度與電源電動勢成正比

C.炮彈離開軌道時的速度跟電容器釋放的電量成正比

D.如果軌道足夠長，電容器中最后剩余的電量與炮彈質(zhì)量成反比

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】從物理學(xué)角度看，彩虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的。如圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩束光（　�。�

A.在雨滴中傳播時，a光的傳播速度一定大于b光

B.以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，a光側(cè)移量小

C.以相同的入射角從水中射向空氣，在空氣中只有一種色光時，一定是b光

D.用同一裝置做雙縫干涉實驗，a光干涉條紋間距較大

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