【題目】如圖所示為一種粒子加速器的原理圖.圖中M、N為帶有小孔的水平平行板，板上接有恒定電壓U，板間距離為h，以M、N板所在平面為界，上方和下方有垂直于紙面向里的范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等.質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在M板小孔處由靜止釋放，在板間電壓的加速下從N板小孔O射入磁場(chǎng)。為了測(cè)量磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在板的右側(cè)放置一豎直的熒光屏，當(dāng)熒光屏在靠近板的右端位置時(shí)，粒子能打到熒光屏上，向右緩慢移動(dòng)熒光屏，且不斷釋放粒子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熒光屏離O點(diǎn)距離為d時(shí)，粒子打在熒光屏上的位置第一次達(dá)到最低.熒光屏足夠大，不計(jì)粒子的重力，不考慮相對(duì)論效應(yīng)、兩金屬板間電場(chǎng)的邊際效應(yīng)以及電場(chǎng)變化對(duì)于外部磁場(chǎng)和粒子運(yùn)動(dòng)的影響.求：

（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大��；

（2）將熒光屏拿走，粒子將多次運(yùn)動(dòng)到N板所在的平面，求粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與N板所在平面的交點(diǎn)到O點(diǎn)的距離；

（3）若粒子經(jīng)過(guò)4次加速后回到M板小孔處，求粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間.

【答案】（1） （2）（3）

【解析】(1)粒子經(jīng)加速電場(chǎng)加速

得：

由題意可知，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1=d

由

求得：

(2)粒子經(jīng)過(guò)n次加速，則

解得：

求得

(3)粒子經(jīng)過(guò)4次加速后回到M板小孔處，則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

設(shè)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，則

求得

設(shè)粒子在無(wú)場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t3，則

求得

因此運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間

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】如圖為某種魚(yú)餌自動(dòng)投放器的裝置示意圖，其下部AB是一長(zhǎng)為的豎直細(xì)管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口C處切線水平，AB管內(nèi)有原長(zhǎng)為R．下端固定的輕質(zhì)彈簧。彈簧上端放置一粒質(zhì)量為m的魚(yú)餌，解除鎖定后彈簧可將魚(yú)餌射出去。投餌時(shí)，每次總將彈簧長(zhǎng)度壓縮到后鎖定，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為（g為重力加速度）。不計(jì)魚(yú)餌在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的 機(jī)械能損失，求：

（1）魚(yú)餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小；

（2）魚(yú)餌到達(dá)管口C時(shí)對(duì)管子的作用力大小和方向；

（3）已知地面比水面高出，若豎直細(xì)管AB的長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，圓弧彎管BC可隨豎直細(xì)管一起升降，求魚(yú)餌到達(dá)水面的落點(diǎn)與AB所在豎直線之間的最大距離。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A.額定功率大的用電器，消耗的電能一定多
B.額定功率大的用電器，實(shí)際電流做功一定越快
C.額定功率小的用電器，電流做功一定少
D.相同時(shí)間內(nèi)，電流做功多的用電器實(shí)際電功率大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖甲所示，螺線管內(nèi)有一平行于軸線的磁場(chǎng)，規(guī)定圖中箭頭所示方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的正方向，螺線管與U形導(dǎo)線框cdef相連，導(dǎo)線框cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)面積為S，圓環(huán)與導(dǎo)線框cdef在同一平面內(nèi).當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按圖乙所示規(guī)律變化時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是

A. 在t1時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大，最大值Φm=B0S

B. 在t2時(shí)刻，金屬圓環(huán)L內(nèi)的磁通量最大

C. 在t1~ t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L有擴(kuò)張的趨勢(shì)

D. 在t1~ t2時(shí)間內(nèi)，金屬圓環(huán)L內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在x軸上相距為L(zhǎng)的兩點(diǎn)固定兩個(gè)等量異種點(diǎn)電荷+Q、﹣Q，虛線是以+Q所在點(diǎn)為圓心、 為半徑的圓，a、b、c、d是圓上的四個(gè)點(diǎn)，其中a、c兩點(diǎn)在x軸上，b、d兩點(diǎn)關(guān)于x軸對(duì)稱．下列判不正確的是（ ）

A.b、d兩點(diǎn)處的電勢(shì)相同
B.四個(gè)點(diǎn)中c點(diǎn)處的電勢(shì)最低
C.b、d兩點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度相同
D.將一試探電荷+q沿圓周由a點(diǎn)移至c點(diǎn)，+q的電勢(shì)能減小

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在某介質(zhì)中波源A、B處在同一水平線上，它們相距d=20m，t=0時(shí)二者同時(shí)開(kāi)始上下振動(dòng)，A只振動(dòng)了半個(gè)周期，B連續(xù)振動(dòng)，它們的振動(dòng)圖象分別如圖甲、乙所示，兩波經(jīng)過(guò)10s相遇，求

①波源乙振動(dòng)的表達(dá)式；

②在t=0到t=16s時(shí)間內(nèi)從A發(fā)出的半個(gè)波在前進(jìn)的過(guò)程中所遇到的乙波波峰的個(gè)數(shù)。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖物塊的質(zhì)量m=30kg，細(xì)繩一端與物塊相連，另一端繞過(guò)光滑的輕質(zhì)定滑輪，當(dāng)人用100N的力斜向下拉繩子時(shí)，滑輪兩側(cè)細(xì)繩與水平方向的夾角均為30°，物體在水平面上保持靜止，滑輪上端的懸繩豎直（取g=10m/s2）．求：

（1）物體對(duì)地面的壓力大小；

（2）物體受到的摩擦力大��；

（3）滑輪上方豎直懸繩的拉力大�。�

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖所示，根據(jù)圖象提供的信息可知(　　)

A. 第4 s初物體運(yùn)動(dòng)的加速度為2 m/s2

B. 前8 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移為32 m

C. 0～4 s與4～6 s內(nèi)物體速度方向相反

D. 0～4 s與4～6 s內(nèi)物體的平均速度相等

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】一質(zhì)量為m1=1 kg,帶電荷量為q=+0. 5 C的小球以速度v0=3 m/s,沿兩正對(duì)帶電平行金屬板(板間電場(chǎng)可看成勻強(qiáng)電場(chǎng))左側(cè)某位置水平向右飛入,極板長(zhǎng)0. 6 m,兩極板間距為0.5 m,不計(jì)空氣阻力,小球飛離極板后恰好由A點(diǎn)沿切線落入豎直光滑圓弧軌道ABC,圓弧軌道ABC的形狀為半徑R<3m的圓截去了左上角127°的圓弧，CB為其豎直直徑，在過(guò)A點(diǎn)豎直線OO′的右邊界空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E=10 V/m.(g=10m/s2)求：

(1)兩極板間的電勢(shì)差大小U；

(2)欲使小球在圓弧軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離圓弧軌道，求半徑R的取值應(yīng)滿足的條件.

（3）若在B處放一個(gè)質(zhì)量為m2光滑絕緣小球，且m2=m1，兩球相碰為彈性正碰，若m2球能運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最高點(diǎn)，求圓弧軌道半徑的范圍.

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