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(2009?豐臺區模擬)如圖所示,MN表示真空室中垂直于紙面放置的感光板,它的一側有勻強磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應強度大小為B;另一側有一個勻強電強,電場方向平行于紙面向下,電場兩極板間的電勢差為U.一個電荷量為q、質量為m的帶電粒子在電場一極板附近由靜止釋放,被電場直線加速,從感光板MN上的狹縫O處垂直射入磁場區域,最后到達感光板上的P點.不計帶電粒子受到的重力.求:
(1)帶電粒子垂直射入磁場區域時的速率v;
(2)P、O兩點間的距離為l.
(3)如果要使得帶電粒子到達感光板MN的P點距O點的距離增大,有哪些可行的方法?
分析:(1)根據動能定理與運動學公式,即可求解;
(2)根據牛頓第二定律與幾何關系,即可求解;
(3)根據洛倫茲力提供向心力,可得運動軌跡的半徑表達式,從而求解.
解答:解:(1)帶電粒子在電場中直線加速,電場力做功,動能增加,
由動能定理可知,
qU=
1
2
mv2
,
帶電粒子垂直射入磁場區域時的速率為
v=
2qU
m

(2)帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力
由牛頓第二定律,則有qvB=m
v2
R

幾何關系,l=2R
解得P、O兩點間的距離l=
2
B
2mU
q

(3)根據題意可知,若增大軌跡半徑,可增大速率.由公式r=
mv
Bq
,得可增大加速電壓,從而提高速率.或降低磁場,則可增大半徑.
因此增大加速電場的電勢差,或減小勻強磁場的磁感應強度,都可以帶電粒子到達感光板MN的P點距O點的距離增大.
答:(1)帶電粒子垂直射入磁場區域時的速率為v=
2qU
m

(2)P、O兩點間的距離為l=
2
B
2mU
q

(3)如果要使得帶電粒子到達感光板MN的P點距O點的距離增大,可行的方法:增大加速電場的電勢差,或減小勻強磁場的磁感應強度.
點評:考查動能定理、運動學公式與牛頓第二定律等規律,掌握幾何關系在題中的應用,理解做勻速圓周運動的向心力的來源.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?豐臺區一模)如圖所示是世界上早期制作的發電機及電動機的實驗裝置,有一個可繞固定轉軸轉動的銅盤,銅盤的一部分處在蹄形磁鐵當中.實驗時用導線A連接銅盤的中心,用導線B連接銅盤的邊緣.若用外力搖手柄使得銅盤轉動起來時,在AB兩端會產生感應電動勢;若將AB導線連接外電源,則銅盤會轉動起來.下列說法正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?豐臺區一模)如圖所示,真空中有(r,0)為圓心,半徑為r的圓柱形勻強磁場區域,磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向里,在y=r的虛線上方足夠大的范圍內,有方向水平向左的勻強電場,電場強度的大小為E,從O點向不同方向發射速率相同的質子,質子的運動軌跡均在紙面內,設質子在磁場中的偏轉半徑也為r,已知質子的電量為e,質量為m,不計重力及阻力的作用,求:
(1)質子射入磁場時的速度大;
(2)速度方向沿x軸正方向射入磁場的質子,到達y軸所需的時間;
(3)速度方向與x軸正方向成30°角(如圖中所示)射入磁場的質子,到達y軸的位置坐標.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2009?豐臺區一模)(1)在《驗證機械能守恒定律》的實驗中,已知重錘的質量為m,使用的交流電的頻率為f.重錘從高處由靜止開始下落,重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點,對紙帶上的點進行測量并通過計算,就可以驗證機械能守恒定律.
①如圖1所示,選取紙帶上打出的連續五個點A、B、C、D、E,測出A點距起始點O的距離為s0,點A、C間的距離為s1,點C、E間的距離為s2,用以上給出的已知量寫出C點速度的表達式為υc=
(s1+s2)f
4
(s1+s2)f
4
,打點計時器在打O點到C點的這段時間內,重錘的重力勢能的減少量為
mg(s0+s1
mg(s0+s1
,動能的增加量為
m(s1+s2)2f2
32
m(s1+s2)2f2
32

②某同學上交的實驗報告顯示,重錘增加的動能略大于重錘減小的重力勢能,則出現這一問題的原因可能是
BC
BC
.(填字母)
A.重錘的質量測量錯誤
B.該同學自編了實驗數據
C.該同學實驗操作時先釋放紙帶,后接通電源
D.重錘下落時受到的阻力過大

(2)有一根很細的均勻空心金屬管,管長約50cm、電阻約為10Ω,現需測定它的內徑d,但因其內徑較小,無法用游標卡尺直接測量.已知這種金屬的電阻率為ρ.實驗室中可以提供下列器材:
A.厘米刻度尺;   B.毫米刻度尺;
C.螺旋測微器;   D.電流表(量程300mA,內阻約lΩ);
E.電流表(量程3A,內阻約0.lΩ)”;   F.電壓表(量程3V,內阻約6kΩ);
G.滑動變阻器(最大阻值1kΩ,額定電流0.5A);
H.滑動變阻器(最大阻值5Ω,額定電流2A);
L.蓄電池(電動勢6V,內阻0.05Ω);J.開關一個及帶夾子的導線若干.
請設計一個實驗方案,要求實驗誤差小,便于調節.回答下列問題:
①實驗中應測物理量的名稱及符號是
金屬管的長度L、外徑D、加在管兩端的電壓U、通過管的電流強度I.
金屬管的長度L、外徑D、加在管兩端的電壓U、通過管的電流強度I.

②應選用的實驗器材有
B、C、D、F、H、I、J
B、C、D、F、H、I、J
;(填字母)
③在圖2所示的方框中畫出實驗電路圖;
④按照你設計的電路圖將圖2中所示儀器連成實驗電路;
⑤用測得的物理量和已知量寫出計算金屬管內徑d的表達式為d=
d=
D2-
4ρLI
πU
d=
D2-
4ρLI
πU

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?豐臺區一模)如圖所示,水平地面上方被豎直線MN分隔成兩部分,M點左側地面粗糙,動摩擦因數為μ=0.5,右側光滑.MN右側空間有一范圍足夠大的勻強電場.在O點用長為R=5m的輕質絕緣細繩,拴一個質量mA=0.04kg,帶電量為q=+2×10-4的小球A,在豎直平面內以v=10m/s的速度做順時針勻速圓周運動,運動到最低點時與地面剛好不接觸.處于原長的彈簧左端連在墻上,右端與不帶電的小球B接觸但不粘連,B球的質量mB=0.02kg,此時B球剛好位于M點.現用水平向左的推力將B球緩慢推至P點(彈簧仍在彈性限度內),MP之間的距離為L=10cm,推力所做的功是W=0.27J,當撤去推力后,B球沿地面右滑恰好能和A球在最低點處發生正碰,并瞬間成為一個整體C(A、B、C均可視為質點),碰后瞬間立即把勻強電場的場強大小變為E=6×103N/C,電場方向不變.(取g=10m/s2)求:
(1)A、B兩球在碰前勻強電場的大小和方向.
(2)碰撞后整體C的速度.
(3)整體C運動到最高點時繩的拉力大小.

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