【題目】如圖所示,兩水平放置的平行金屬板a、b,板長L=0.2m,板間距d=0.2m.兩金屬板間加可調(diào)控的電壓U,且保證a板帶負(fù)電,b板帶正電,忽略電場的邊緣效應(yīng).在金屬板右側(cè)有一磁場區(qū)域,其左右總寬度s=0.4m,上下范圍足夠大,磁場邊界MN和PQ均與金屬板垂直,磁場區(qū)域被等寬地劃分為n(正整數(shù))個豎直區(qū)間,磁感應(yīng)強度大小均為B=5×10﹣3T,方向從左向右為垂直紙面向外、向內(nèi)、向外….在極板左端有一粒子源,不斷地向右沿著與兩板等距的水平線OO′發(fā)射比荷=1×108C/kg、初速度為v0=2×105m/s的帶正電粒子.忽略粒子重力以及它們之間的相互作用.

(1)當(dāng)取U何值時,帶電粒子射出電場時的速度偏向角最大;

(2)若n=1,即只有一個磁場區(qū)間,其方向垂直紙面向外,則當(dāng)電壓由0連續(xù)增大到U過程中帶電粒子射出磁場時與邊界PQ相交的區(qū)域的寬度;

(3)若n趨向無窮大,則偏離電場的帶電粒子在磁場中運動的時間t為多少?

【答案】(1)400V(2)(3)

【解析】

試題分析:(1)設(shè)速度偏向角為θ,則,顯然當(dāng)最大時,tanθ最大.

當(dāng)粒子恰好從極板右邊緣出射時,速度偏向角最大.

豎直方程:,

水平方程:

解得:U=400V

(2)由幾何關(guān)系知,逐漸增大,速度偏向角變大,磁偏轉(zhuǎn)半徑變大,與PQ交點逐漸上移.

當(dāng)U=0時,交點位置最低(如圖中D點):

得:;

此時交點D位于OO′正下方0.4m處.當(dāng)U=400V時,交點位置最高(如圖中C點):

,得:

,得:

,得入射方向為與水平方向成45°角;

由幾何關(guān)系得,此時交點位于OO′正上方處.

所以交點范圍寬度為:(m)

(3)考慮粒子以一般情況入射到磁場,速度為v,偏向角為θ,當(dāng)n趨于無窮大時,運動軌跡趨于一條沿入射速度方向的直線(漸近線),又因為速度大小不變,因此磁場中運動可以等效視為勻速直線運動

軌跡長度為:,運動速率為:

時間,代入數(shù)據(jù)解得:

練習(xí)冊系列答案
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【題目】國家游泳中心——水立方,像一個藍色透明的冰塊”,透過它,游泳中心內(nèi)部設(shè)施盡收眼底.這種獨特的感覺就源于建筑外墻采用了一種叫做ETFE(四氟乙烯和乙烯的共聚體)的膜材料這種膜材料屬于非晶體,那么它具有的特性是( )

A. 在物理性質(zhì)上具有各向同性

B. 在物理性質(zhì)上具有各向異性

C. 具有一定的熔點

D. 沒有一定的熔點

E. 可以做成規(guī)則形狀的物體

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,PQMN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌,相距L=1 m.導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m=0.2 kg,棒的中點用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與一物體相連(繩與棒垂直),物體的質(zhì)量為M=0.3 kg.導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為μ=0.5(g10 m/s2),勻強磁場的磁感應(yīng)強度B=2 T,方向豎直向下,為了使物體勻速上升,應(yīng)在棒中通入多大的電流?方向如何?

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【題目】如圖所示,在平行豎直虛線a與b、b與c、c與d之間分別存在著垂直于虛線的勻強電場、平行于虛線的勻強電場、垂直紙面向里的勻強磁場,虛線d處有一熒光屏。大量正離子(初速度和重力均忽略不計)從虛線a上的P孔處進入電場,經(jīng)過三個場區(qū)后有一部分打在熒光屏上。關(guān)于這部分離子,若比荷q/m越大,則離子(

A.經(jīng)過虛線C的位置越低

B.經(jīng)過虛線C的速度越大

C.打在熒光屏上的位置越低

D.打在熒光屏上的位置越高

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】對紅外線的作用及來源正確的敘述有( )

A. 一切物體都在不停地輻射紅外線

B. 紅外線有很強的熒光效應(yīng)

C. 紅外線最顯著的作用是熱作用

D. 紅外線容易穿過云霧、煙塵

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,a、b、c是在地球大氣層外同一平面內(nèi)圓形軌道上運動的三顆衛(wèi)星,( )

A. b、c的角速度相等,且大于a的角速度

B. b、c的周期相等,且小于a的周期

C. b、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度

D. b、c的線速度大小相等,且小于a的線速度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一細(xì)束白光通過玻璃三棱鏡折射后分為各種單色光,取其中abc三種色光,下列說法正確的是:( )

A. b光為綠光,則c光可能為藍光

B. 若分別讓abc三色光通過一雙縫裝置,則a光形成的干涉條紋的間距最小

C. abc三色光在玻璃三棱鏡中的傳播速度依次越來越小

D. 若讓abc三色光以同一入射角,從某介質(zhì)射向空氣,b光恰能發(fā)生全反射,則c光也一定能發(fā)生全反射

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一個絕緣粗糙平臺OABCABL2 m,OAh1 m.以O點為原點建立坐標(biāo)系Oxyy軸左側(cè)空間存在方向斜向右上方與水平方向成45°角、電場強度E10 N/C的勻強電場;平臺的右側(cè)存在一坡面坡面的拋物線方程為yx2.在平臺左側(cè)B處有一個質(zhì)量為m0.2 kg、電荷量為q=+0.1 C的物塊物塊與桌面的動摩擦因數(shù)μ0.2.在電場力作用下,物塊開始向右運動,A點水平飛出最后落在坡面上(g10 m/s2).求:

(1)物塊從A點水平飛出的速度;

(2)物塊落到坡面上的動能.

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【題目】如圖所示,金屬桿ab、cd置于足夠長的平行軌道MNPQ上,可沿軌道滑動,軌道所在的空間有豎直向上勻強磁場,導(dǎo)軌電阻不計。則下面說法中正確的是

A. 若軌道光滑,給ab一初速度v0,則最終abcd一定做勻速運動且速度大小均為0.5v0

B. 若軌道光滑,給ab施加一個垂直于ab的恒定外力作用,則最終二者一定做勻加速運動,且速度差恒定

C. 若軌道粗糙,給ab施加一個垂直于ab的恒定外力作用,則最終二者一定做勻加速運動,且速度差恒定

D. 若將cd換成固定于MNPQ間的一電容器,且軌道光滑,給ab施加一個垂直于ab的恒定外力,則最終ab一定做勻加速直線運動

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