【題目】實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常利用電磁場來改變帶電粒子運(yùn)動的軌跡。如圖所示，氕、氘、氚三種粒子同時沿直線在紙面內(nèi)通過電場強(qiáng)度為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的復(fù)合場區(qū)域。進(jìn)入時氕與氘、氘與氚的間距均為d，射出復(fù)合場后進(jìn)入y軸與MN之間（其夾角為θ）垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅰ，然后均垂直于邊界MN射出。虛線MN與PQ間為真空區(qū)域Ⅱ且PQ與MN平行。已知質(zhì)子比荷為，不計重力。

（1）求粒子做直線運(yùn)動時的速度大小v；

（2）求區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1；

（3）若虛線PQ右側(cè)還存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場區(qū)域Ⅲ，經(jīng)該磁場作用后三種粒子均能匯聚于MN上的一點(diǎn)，求該磁場的最小面積S和同時進(jìn)入復(fù)合場的氕、氚運(yùn)動到匯聚點(diǎn)的時間差△t。

【答案】（1）（2）（3）

【解析】

由電場力與洛倫茲力平衡即可求出速度；由洛倫茲力提供向心力結(jié)合幾何關(guān)系即可求得區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1；分析可得氚粒子圓周運(yùn)動直徑為3r，求出磁場最小面積，在結(jié)合周期公式即可求得時間差。

（1）粒子運(yùn)動軌跡如圖所示:

由電場力與洛倫茲力平衡，有：Bqv＝Eq

解得：

（2）由洛倫茲力提供向心力，有：

由幾何關(guān)系得：r＝d

解得：

（3）分析可得氚粒子圓周運(yùn)動直徑為3r，磁場最小面積為：

解得：S＝πd2

由題意得：B2＝2B1

由 可得：

由軌跡可知：△t1＝（3T1﹣T1） ，

其中

△t2＝（3T2﹣T2）其中

解得：△t＝△t1+△t2＝

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)，AB為水平放置的絕緣粗糙軌道，CD為豎直放置的足夠長絕緣粗糙軌道，AB與CD通過四分之一絕緣光滑圓弧形軌道平滑連接，圓弧的圓心為O，半徑R＝0.50 m，軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度的大小E＝1.0×104 N/C，現(xiàn)有質(zhì)量m＝0.20 kg，電荷量q＝8.0×10－4 C的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動，已知SAB＝1.0 m，帶電體與軌道AB、CD間的動摩擦因數(shù)均為0.5。假定帶電體與軌道之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等 (取g＝10 m/s2)。求：

(1)帶電體運(yùn)動到圓弧形軌道C點(diǎn)時的速度；

(2)帶電體最終停在何處．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有5個完全相同的燈泡連接在理想變壓器的原、副線圈中,如圖所示。若將該線路與交流電源接通,且開關(guān)S接在位置1時,5個燈泡發(fā)光亮度相同;若將開關(guān)S接在位置2時,燈泡均未燒壞。則下列可能的是( )

A. 該變壓器是降壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為4:1

B. 該變壓器是升壓變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為1:4

C. 副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是更亮些

D. 副線圈中的燈泡仍能發(fā)光，只是亮度變暗

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】美國《大眾科學(xué)》月刊網(wǎng)站報道，明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種具有獨(dú)特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能。具體而言，只要略微提高溫度。這種合金就會變成強(qiáng)磁性合金，從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖圖示.A為圓柱型合金材料，B為線圈。套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑�，F(xiàn)對A進(jìn)行加熱，則A變成兩端為磁極的強(qiáng)磁合金，下列判斷正確的是

A. B中一定產(chǎn)生逆時針方向的電流

B. B中一定產(chǎn)生順時針方向的電流

C. B線圈一定有收縮的趨勢

D. B線圈一定有擴(kuò)張的趨勢

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示電路中，A、B是相同的兩小燈，L是一個帶鐵芯的線圈，電阻可不計，調(diào)節(jié)R，電路穩(wěn)定時兩燈都正常發(fā)光，則在開關(guān)合上和斷開時

A. 斷開S時，A燈會突然閃亮一下后再熄滅

B. 斷開S時，通過B燈的電流方向與跟電流方向相同

C. 合上S時，B比A先到達(dá)正常發(fā)光狀態(tài)

D. 兩燈同時點(diǎn)亮、同時熄滅

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖，他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環(huán)上線圈A和電池連接，線圈B用導(dǎo)線連通，導(dǎo)線下面平行放置一個小磁針，且導(dǎo)線沿南北方向放置。下列說法正確的是

A. 開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向

B. 開關(guān)閉合的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動

C. 開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動

D. 開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某興趣小組的同學(xué)為了測量某量程為3 V電壓表的內(nèi)阻，設(shè)計了如圖甲所示的電路。實(shí)驗(yàn)器材如下：

A.待測電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約為幾k)

B.滑動變阻器(阻值范圍0-10)

C.電阻箱R1(阻值范圍0-9999 )

D.直流電源，電動勢6 V，內(nèi)阻不計

E.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干

(1)實(shí)驗(yàn)電路巳進(jìn)行了部分連接，請按電路圖在乙圖中將其補(bǔ)充完整______。

(2)閉合開關(guān)S前，最好將滑動變阻器的滑動頭P移到_____端(填“a”或“b”)。

(3)將電阻箱的電阻調(diào)到1000Ω,閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為3V。保持電路的其它部分不變，只調(diào)節(jié)電阻箱的電阻，使電壓表示數(shù)變?yōu)?/span>1V時，電阻箱示數(shù)為7680Ω，電壓表的內(nèi)阻為____。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在真空中，半環(huán)狀 MAQPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T。外環(huán)的半徑R1=16cm，內(nèi)環(huán)的半徑R2=4cm，外環(huán)和內(nèi)環(huán)的圓心為O，MOQ水平，沿OQ放置有照相底片。有一線狀粒子源放在MN正下方(圖中未畫出)，不斷放出初速度均為v0=1.6×106m/s的同種正粒子，并通過MN沿與磁場垂直的方向豎直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場中，最后打到照相底片上，經(jīng)檢驗(yàn)底片上僅有PQ區(qū)域均被粒子打到。不考慮粒子間的相互作用，粒子重力忽略不計。

(1)求粒子的比荷；

(2)若照相底片沿OA放置，求底片上被粒子打到的區(qū)域的長度；

(3)撤去線狀粒子源和照相底片，若該粒子垂直進(jìn)入磁場的速度大小和方向可以任意改變�，F(xiàn)要求該粒子從M點(diǎn)進(jìn)入磁場，從Q點(diǎn)離開磁場(該粒子中途未離開磁場區(qū)域)，而且在磁場中運(yùn)動的時間最短，求該粒子從M點(diǎn)進(jìn)入磁場的速度大小以及速度方向與MN夾角的正弦值。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球用細(xì)線系住，線的一段固在O點(diǎn)，若在空間加上勻強(qiáng)電場，平衡時線與豎直方向成60o角，則電場強(qiáng)度的最小值為（）

A. B. C. D.

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