【題目】如圖所示，某空間中有四個(gè)方向垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同、半徑均為R的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域1、2、3、4。其中1與4相切，2相切于1和3,3相切于2和4，且第1個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域和第4個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的豎直方向的直徑在一條直線上。一質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的粒子，靜止置于電勢(shì)差為U0的帶電平行板(豎直放置)形成的電場(chǎng)中(初始位置在負(fù)極板附近)，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后，從第1個(gè)磁場(chǎng)的最左端水平進(jìn)入，并從第3個(gè)磁場(chǎng)的最下端豎直穿出。已知tan 22.5°=0.4，不計(jì)帶電粒子的重力。

（1）求帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大��；

（2）試判斷：若在第3個(gè)磁場(chǎng)的下面也有一電勢(shì)差為U0的帶電平行板(水平放置，其小孔在第3個(gè)磁場(chǎng)最下端的正下方)形成的電場(chǎng)，帶電粒子能否按原路返回？請(qǐng)說(shuō)明原因；

（3）求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B；

（4）若將該帶電粒子自該磁場(chǎng)中的某個(gè)位置以某個(gè)速度釋放后恰好可在四個(gè)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則該粒子的速度大小v′為多少？

【答案】（1）（2）見(jiàn)解析（3）（4）

【解析】(1)根據(jù)動(dòng)能定理有： ，解得

(2)不能按原路返回，因?yàn)榱Ｗ舆M(jìn)入第3個(gè)磁場(chǎng)下的電場(chǎng)后，向下減速至速度為零，然后反向加速至速度的大小為v，但進(jìn)入磁場(chǎng)后，根據(jù)左手定則可知，帶電粒子受到的洛倫茲力方向向右，粒子向右偏，故不能按原路返回

(3)設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，如圖甲所示

則根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性和幾何關(guān)系可知，粒子在第1個(gè)磁場(chǎng)和第3個(gè)磁場(chǎng)中各偏轉(zhuǎn)45°，則有： ，解得r＝2.5R

根據(jù)洛倫茲力提供向心力得

解得

(4)該帶電粒子在四個(gè)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示

由幾何關(guān)系知其軌道半徑只能是R，根據(jù)洛倫茲力提供向心力得

解得

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】下列說(shuō)法正確的是

A. 盧瑟福通過(guò)對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出了原子核內(nèi)有中子存在

B. 核泄漏事故污染物137Cs能夠產(chǎn)生對(duì)人體有害的輻射，其核反應(yīng)方程式為→＋x，可以判斷x為電子

C. 若氫原子從n＝6能級(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原子從n＝6能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光也不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

D. 質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別是m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個(gè)α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連，若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中，關(guān)于該粒子下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A. 電勢(shì)能逐漸增加

B. 動(dòng)能逐漸減小

C. 粒子所受重力小于電場(chǎng)力

D. 粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】矩形區(qū)域I、II中分別存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向如圖所示。區(qū)域I寬度區(qū)域II寬度一質(zhì)量為m=lx10-10kg，電荷量為q=2xl0-6C的帶正電的粒子以速度v=2xl03m/s從P點(diǎn)沿紙面垂直磁場(chǎng)邊界射入磁場(chǎng)，穿過(guò)區(qū)域I后從MN上的S點(diǎn)射入?yún)^(qū)域II，粒子在S點(diǎn)的速度方向與MN的夾角為θ=30°，最終垂直磁場(chǎng)右邊界從Q點(diǎn)（圖中未畫(huà)出）射出區(qū)域II，不計(jì)粒子重力。求：

(1)區(qū)域I中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

(2)粒子在區(qū)域II中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在水平面上放置一傾角為θ的光滑斜面，斜面上用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接一質(zhì)量為m的小木塊，輕彈簧連在斜面頂端，開(kāi)始系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)�，F(xiàn)使斜面從靜止開(kāi)始緩慢向左加速，加速度從零開(kāi)始緩慢增大到某一值，然后保持此值恒定，木塊最終穩(wěn)定在某一位置(彈簧處在彈性限度內(nèi))。斜面從靜止開(kāi)始向左加速到加速度達(dá)到最大值的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是

A. 木塊的重力勢(shì)能一直減小

B. 木塊的機(jī)械能一直增加

C. 木塊的加速度大小可能為

D. 彈簧的彈性勢(shì)能一直增加

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖,水平桌面上固定有一半徑為R的光滑金屬細(xì)圓環(huán),環(huán)面水平,圓環(huán)總電阻為r;空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下;一長(zhǎng)度為2R、電阻可忽略的導(dǎo)體棒AC置于圓環(huán)左側(cè)并與環(huán)相切,切點(diǎn)為棒的中點(diǎn)。一拉力作用于棒中點(diǎn)使其以恒定加速度a從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棒與圓環(huán)接觸良好。下列說(shuō)法正確的是

A．棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在棒中由A流向C

B．棒通過(guò)整個(gè)圓環(huán)所用的時(shí)間為

C．棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)流過(guò)棒的電流為

D．棒經(jīng)過(guò)環(huán)心時(shí)所受安培力的大小為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】光滑矩形斜面GHNM的傾角為α，在其上放置一矩形金屬線框ABCD，AB邊的邊長(zhǎng)為l1，BC邊的邊長(zhǎng)為l2，線框的電阻為R，質(zhì)量為m，斜面上矩形OPHG區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于斜面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，如果線框在恒力F作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(開(kāi)始時(shí)刻，CD與NM重合)，已知線框進(jìn)入磁場(chǎng)最初一段時(shí)間是勻速的，且線框的AB邊始終平行于MN，重力加速度為g，求：

(1)線框進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度大��；

(2)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小；

(3)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，一個(gè)上下都與大氣相通的直圓筒，內(nèi)部橫截面積為S = 0.01m2，中間用兩個(gè)活塞A和B封住一定質(zhì)量的氣體。A、B都可沿圓筒無(wú)摩擦地上下滑動(dòng)，且不漏氣。A的質(zhì)量不計(jì)，B的質(zhì)量為M，并與一勁度系數(shù)為k = 5×103 N/m的較長(zhǎng)的彈簧相連。已知大氣壓p0 = 1×105 Pa，平衡時(shí)兩活塞之間的距離l0 = 0.6 m，現(xiàn)用力壓A，使之緩慢向下移動(dòng)一段距離后，保持平衡。此時(shí)用于壓A的力F = 500 N。求活塞A下移的距離。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，在跳板跳水比賽中，運(yùn)動(dòng)員的起跳過(guò)程可簡(jiǎn)化為：運(yùn)動(dòng)員走上跳板，將跳板從水平位置B壓到最低點(diǎn)C，跳板又將運(yùn)動(dòng)員向上彈起，直到運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A，然后運(yùn)動(dòng)員完成規(guī)定動(dòng)作落入水中，則下列說(shuō)法正確的是

A. 運(yùn)動(dòng)員在下壓跳板運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)C時(shí)，其所受外力的合力為0

B. 運(yùn)動(dòng)員從B到C過(guò)程中，動(dòng)能一直在減小

C. 運(yùn)動(dòng)員從B到C過(guò)程中，跳板的彈性勢(shì)能一直在增加

D. 在從C到A的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員始終處于超重狀態(tài)

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