如圖為某同學設計的速度選擇裝置，兩根足夠長的光滑導軌MM′和NN′間距為L與水平面成θ角，上端接阻值為R的電阻，勻強磁場B垂直導軌平面向上，金屬棒ab質(zhì)量為m恰好垂直橫跨在導軌上．定值電阻R兩端連接水平放置的平行金屬板，極板間距為d，板長為2d，磁感強度也為B的勻強磁場垂直紙面向內(nèi)．粒子源能發(fā)射沿水平方向不同速率的帶電粒子，粒子的質(zhì)量為m0，電荷量為q，ab棒的電阻為2R，其余部分電阻不計，不計粒子重力．
（1）ab棒靜止未釋放時，某種粒子恰好打在上極板中點P上，判斷該粒子帶何種電荷？該粒子的速度多大？
（2）釋放ab棒，求ab棒的最大速度？
（3）當ab棒達到最大速度時，能勻速穿過平行金屬板粒子的速度大��？
分析：（1）粒子恰好打在上極板中點P上，由左手定則判斷可知粒子帶正電，根據(jù)幾何知識求出粒子做圓周運動的半徑，由牛頓第二定律求出粒子的速度．
（2）ab棒先向下做加速度減小的變加速運動，后做勻速運動，根據(jù)平衡條件和安培力公式求出最大速度．
（3）粒子能勻速穿過平行金屬板，電場力與洛倫茲力平衡，則由平衡條件可求出電容器板間電壓．由歐姆定律求出板間電壓，聯(lián)立即可求出這些粒子的速度大�。�
解答：解：（1）由左手定則可知：該粒子帶正電荷． 
粒子在磁場中做圓周運動，設半徑為r，速度為v0
幾何關系有：r2=d2+(r-
d
2
)2
得：r=
5
4
d
粒子做勻速圓周運動，由Bqv0=
m0
v
2
0
r

得：v0=
5Bqd
4m0

（2）ab棒達到最大速度時做勻速運動：mgsinθ=BIL…①
對回路：I=
BLv
R+2R
…②
由①②得：v=
3mgRsinθ
B
2
 
L2

（3）當ab棒達到最大速度時，由①式得：I=
mgsinθ
BL

又U=IR…③
極板電壓也為U，粒子勻速運動：Bqv1=
U
d
q…④
由①③④得：v1=
mgRsinθ
B2Ld

答：（1）該粒子帶正電荷，該粒子的速度v0=
5Bqd
4m0
；
（2）ab棒的最大速度v=
3mgRsinθ
B
2
 
L2
；
（3）當ab棒達到最大速度時，能勻速穿過平行金屬板粒子的速度大小v1=
mgRsinθ
B2Ld
．
點評：本題是導體在導軌上滑動與速度選擇器的組合，運用電磁感應、磁場、電路等多種知識進行分析研究，綜合性較強．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2007?廣東）某研究性學習小組發(fā)現(xiàn)河水在緩慢流動時有一個規(guī)律，河中央流速最大，岸邊速度幾乎為零．為了研究河水流速與從岸邊到中央距離的關系，小明同學設計了這樣的測量儀器：如圖甲所示，兩端開口的“L”型玻璃管的水平部分置于待測的水流中，豎直部分露出水面，且露出水面部分的玻璃管足夠長．當水流以速度 v 正對“L”型玻璃管的水平部分開口端勻速流動時，管內(nèi)外液面的高度差為 h，且h 隨水流速度的增大而增大．為了進一步研究水流速度v 與管內(nèi)外水面高度差h的關系，該組同學進行了定量研究，得到了如下的實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到了v-h 圖象，如圖丙所示．

v（m/s） 0 1.00 1.41 1.73 2.00 2.45 3.00 3.16
h（m） 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.45 0.50
（1）根據(jù)根據(jù)上表的數(shù)據(jù)和圖丙中圖象的形狀，可猜想v和h之間的關系為
v2=20h
v2=20h
；為驗證猜，請在圖丁中確定縱軸所表示的物理量，并另作 圖象，若該圖象的形狀為
直線
直線
，說明猜想正確．

（2）現(xiàn)利用上述測速器，由河流南岸開始，每隔1米測一次流速，得到數(shù)據(jù)如下表所示：
測試點距岸距離 x/m 0 1 2 3 4 5 6
管內(nèi)外高度差   h/cm 0 0.8 3.2 7.2 12.8 20.0 28.8
相應的水流速度 v/ms-1
0
0
0.4
0.4
0.8
0.8
1.2
1.2
1.6
1.6
2.0
2.0
2.4
2.4
根據(jù)v和h之間的關系完成上表的最后一行，對比上表中的數(shù)據(jù)，可以看出河中水流速度 v 與從南岸到河流中央距離x的關系為：
v=0.4x
v=0.4x
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某研究性學習小組發(fā)現(xiàn)河水在緩慢流動時有一個規(guī)律，河中央流速最大，岸邊速度幾乎為零．為了研究河水流速與從岸邊到中央距離的關系，小明同學設計了這樣的測量儀器：如圖甲所示，兩端開口的“L”型玻璃管的水平部分置于待測的水流中，豎直部分露出水面，且露出水面部分的玻璃管足夠長．當水流以速度 v 正對“L”型玻璃管的水平部分開口端勻速流動時，管內(nèi)外液面的高度差為 h，且h 隨水流速度的增大而增大．為了進一步研究水流速度v 與管內(nèi)外水面高度差h的關系，該組同學進行了定量研究，得到了如下的實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到了v-h 圖象，如圖丙所示．
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v（m/s） 0 1.00 1.41 1.73 2.00 2.45 3.00 3.16
h（m） 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.45 0.50
（1）根據(jù)根據(jù)上表的數(shù)據(jù)和圖丙中圖象的形狀，可猜想v和h之間的關系為
 
；為驗證猜想，圖丁的縱坐標應設定為
 
，并另作圖象，若該圖象的形狀為
 
，說明猜想正確．
（2）現(xiàn)利用上述測速器，由河流南岸開始，每隔1米測一次流速，得到數(shù)據(jù)如下表所示：
測試點距南岸距離 x/m 0 1 2 3 4 5 6 7
管內(nèi)外液面高度差   h/cm 0 0.8 3.2 7.2 12.8 20.0 18.1 11.2
相應的水流速度 v/ms-1
分析對比上表中的數(shù)據(jù)，可以看出河中水流速度 v 與從觀測點距離南岸的距離x的關系為：
 
．該河流中水流的最大流速約為
 
m/s．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某研究性學習小組發(fā)現(xiàn)河水在緩慢流動時有一個規(guī)律，河中央流速最大，岸邊速度幾乎為零．為了研究河水流速與離河岸距離的關系，小明設計了這樣的測量儀器：如圖甲所示，兩端開口的“L”形玻璃管的水
平部分置于待測的水流中，豎直部分露出水面，且露出水面部分的玻璃管足夠長．當水流以速度v正對“L”形玻璃管的水平部分開口端勻速流動時，管內(nèi)外水面高度差為h，且h隨水流速度的增大而增大．為了進一步研究水流速度v與管內(nèi)外水面高度差h的關系，該組同學進行了定量研究，得到了如下表所示的實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到了v-h圖象，如圖丙所示．
v（m/s） 0 1.00 1.41 1.73 2.00 2.45 2.83 3.16
h（m） 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 0.50
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（1）根據(jù)上表的數(shù)據(jù)和圖丙中圖象的形狀，可猜想v和h之間的關系為
 
；
為驗證猜想，請在圖丁中確定縱軸所表示的物理量，并作出圖象，若該圖象的形狀為
 
，說明猜想正確．
（2）現(xiàn)利用上述測速器，由河流南岸開始，每隔1m測一次流速，得到數(shù)據(jù)如下表所示：根據(jù)v和h之間的關系完成下表的最后一行，對比下表中的數(shù)據(jù)，可以看出河中水流速度v與離南岸的距離x的關系為
 
．
測試點離岸距離x/m 0 1 2 3 4
管內(nèi)外液面高度差h/cm 0 0.8 3.2 7.2 12.8
相應的河水流速v/ms-1
 
 
 
 
 

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1） a．用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖1所示，讀數(shù)為_______________mm。

b．用游標為20分度的卡尺測量小球的直徑，示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為__________________cm。

（2）在“研究勻變速直線運動”的實驗中，用打點計時器記錄紙帶運動的時間，計時器所用電源的頻率為50Hz，圖為小車帶動的紙帶上記錄的一些點，在每相鄰兩點間都有四個點未畫出，按時間順序取0．1．2．3．4．5六個點，用米尺量出1．2．3．4．5點到0點的距離如圖所示．

a．由紙帶可判定小車做______ 運動

b．若小車做勻變速直線運動，那么當打計數(shù)點3時小車的速度為________ m/s． 小車的加速度大小為________ m/s2 , 方向為________

（3）利用圖示裝置進行驗證機械能守恒定律的實驗時，需要測量物體由靜止開始自由下落到某點時的瞬時速度和下落高度。某班同學利用實驗得到的紙帶，設計了以下四種測量方案。

a．用刻度尺測出物體下落的高度，并測出下落時間,通過計算出瞬時速

度．

b．用刻度尺測出物體下落的高度，并通過計算出瞬時速度．

c．根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，測算出瞬時速度，并通過計算出高度．

d．用刻度尺測出物體下落的高度，根據(jù)做勻變速直線運動時紙帶上某點的瞬時速度，等于這點前后相鄰兩點間的平均速度，算出瞬時速度v ．

以上方案中只有一種正確，正確的是                 。（填入相應的字母）

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科目：高中物理 來源： 題型：

為了“探究合外力做功與物體動能改變的關系”,某同學設計了如下實驗方案： 第一步:如圖甲所示，把木板一端墊起，滑塊通過細繩與一重錘相連，然后跨過定滑輪， 重錘下連一紙帶,穿過打點計時器.調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊，滑塊沿木板向下勻速 運動.

第二步:如圖乙所示，保持木板傾角不變，取下細繩和重錘，將打點計時器安裝在木板靠 近滑輪處,將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點計時器.

第三步:接通電源釋放滑塊，使之從靜止開始加速運動,打出的紙帶如圖丙所示.其中打 下計數(shù)點O時,滑塊的速度為零，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T.

 (1 )根據(jù)紙帶求打點計時器打E點時滑塊速度VE=______

(2)已知重錘質(zhì)量m，當?shù)氐闹丶铀俣萭，合外力在OE段對滑塊做功的表達式WOE=_____

(3)利用圖丙數(shù)據(jù)求出各段合外力對滑塊所做的功W及A、B、C、D、E各點的速v以v2 為縱軸，以w為橫軸建坐標系，作出v2-W圖象，發(fā)現(xiàn)它是一條過坐標原點的傾斜 直線，測得直線斜率為k則滑塊質(zhì)量M=_______

 

 

 

 

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同步練習冊答案