如圖甲所示,兩水平放置的平行金屬板C、D相距很近，上面分別開有小孔O和O＇，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌P、Q與金屬板C、D接觸良好，且導(dǎo)軌處在B1=10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌間距L=0．5m,金屬棒AB緊貼著導(dǎo)軌沿平行導(dǎo)軌方向在磁場(chǎng)中做往復(fù)運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖乙．若規(guī)定向右運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)檎?從t=0時(shí)刻開始,由C板小孔O處連續(xù)不斷以垂直于C板方向飄入質(zhì)量為m = 3．2×10-21kg、電量q = +1．6×10-19C的粒子(飄入的速度很小,可視為零)．在D板外側(cè)有以MN為邊界的足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2=10T,MN與D相距,B1B2的方向如圖所示(粒子重力及相互作用不計(jì)),求：

(１)0～４．0s時(shí)間內(nèi)哪些時(shí)刻發(fā)射的粒子能穿過電場(chǎng)并飛出磁場(chǎng)邊界MN?

(２)粒子從邊界MN射出來的位置之間的最大距離為多少?


1）由右手定則可判斷ＡＢ向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，Ｃ板電勢(shì)高于Ｄ板電勢(shì)，粒子被加速進(jìn)入Ｂ２磁場(chǎng)中，ＡＢ棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)（即為Ｃ、Ｄ間的電壓）．粒子經(jīng)過加速后獲得的速度為，則有，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑．要使粒子恰好穿過，則有ｒ＝ｄ．

聯(lián)立上述各式代入數(shù)據(jù)可得　ｖ＝5．0ｍ／ｓ．

故要使粒子能穿過磁場(chǎng)邊界ＭＮ則要求ｖ＞5ｍ／ｓ．

由速度圖象可知，在0．25ｓ＜ｔ＜1．75ｓ可滿足要求．

（2）當(dāng)ＡＢ棒速度為ｖ＝5ｍ／ｓ時(shí)，粒子在磁場(chǎng)Ｂ2中到達(dá)邊界ＭＮ打在Ｐ點(diǎn)上，其軌道半徑ｒ＝ｄ＝0．1ｍ（此時(shí)＝ｒ＝0．1ｍ）如圖所示．

當(dāng)ＡＢ棒最大速度為＝20ｍ／ｓ時(shí)，粒子從ＭＮ邊界上Ｑ點(diǎn)飛出，其軌道半徑最大，＝2ｒ＝0．2ｍ，

　則＝＝ｄ－（－），

　代入數(shù)據(jù)可得：＝7．3ｃｍ．


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖，氣缸左右兩側(cè)氣體由絕熱活塞隔開，活塞與氣缸光滑接觸。初始時(shí)兩側(cè)氣體均處于平衡態(tài)，體積之比，溫度之比。先保持右側(cè)氣體溫度不變，升高左側(cè)氣體溫度，使兩側(cè)氣體體積相同；然后使活塞導(dǎo)熱，兩側(cè)氣體最后達(dá)到平衡，求：

（1）兩側(cè)氣體體積相同時(shí)，左側(cè)氣體的溫度與初始溫度之比；

（2）最后兩側(cè)氣體的體積之比。

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，間距為L、電阻為零的U形金屬豎直軌道，固定放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。豎直軌道上部套有一金屬條bc，bc的電阻為R，質(zhì)量為2m，可以在軌道上無摩擦滑動(dòng)，開始時(shí)被卡環(huán)卡在豎直軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)。在bc的正上方高H處，自由落下一質(zhì)量為m的絕緣物體，物體落到金屬條上之前的瞬間，卡環(huán)立即釋放，兩者一起繼續(xù)下落。設(shè)金屬條與導(dǎo)軌的摩擦和接觸電阻均忽略不計(jì)，豎直軌道足夠長(zhǎng)。求：

（1）金屬條開始下落時(shí)的加速度；

（2）金屬條在加速過程中，速度達(dá)到v1時(shí)，bc對(duì)物體m的支持力；

（3）金屬條下落h時(shí)，恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng)，求在這一過程中感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量。

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科目：高中物理 來源： 題型：


光滑水平面上放有如圖所示的用絕緣材料制成的L形滑板（水平部分足夠長(zhǎng)），質(zhì)量為4m；距滑板的A壁為L(zhǎng)1距離的B處放有一質(zhì)量為m、電量為+q的大小不計(jì)的小物體，小物體與板面的摩擦不計(jì)，整個(gè)裝置置于場(chǎng)強(qiáng)為E的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。初始時(shí)刻，滑板與小物體都靜止。試求：  （1）釋放小物體后，其第一次與滑板A壁相碰前小物體的速率v1多大？   （2）若小物體與A壁碰后相對(duì)地面的速度大小為碰前速率的3/5，則小物體在第二次跟A壁碰撞之前瞬間，滑板相對(duì)于水平面的速度v2和小物體相對(duì)于水平面的速度v3分別為多大？  （3）小物體從開始運(yùn)動(dòng)到第二次碰撞前瞬間，電場(chǎng)力做功為多大？（設(shè)碰撞時(shí)間極短且無能量損失，碰撞前后小物體帶電量保持不變）

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，MN為紙面內(nèi)豎直放置的擋板，P、D是紙面內(nèi)水平方向上的兩點(diǎn)，兩點(diǎn)距離PD為L，D點(diǎn)距擋板的距離DQ為L/π．一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子在紙面內(nèi)從P點(diǎn)開始以v0的水平初速度向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后在MN左側(cè)空間加上垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)維持一段時(shí)間后撤除，隨后粒子再次通過D點(diǎn)且速度方向豎直向下．已知擋板足夠長(zhǎng)，MN左側(cè)空間磁場(chǎng)分布范圍足夠大．粒子的重力不計(jì)．求：

（1）粒子在加上磁場(chǎng)前運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；

（2）滿足題設(shè)條件的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值及B最小時(shí)磁場(chǎng)維持的時(shí)間t0的值．

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科目：高中物理 來源： 題型：


速調(diào)管是用于甚高頻信號(hào)放大的一種裝置（如圖11所示），其核心部件是由兩個(gè)相距為s的腔組成，其中輸入腔由一對(duì)相距為l的平行正對(duì)金屬板構(gòu)成（圖中虛線框內(nèi)的部分）。已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，為計(jì)算方便，在以下的討論中電子之間的相互作用力及其重力均忽略不計(jì)。

（1）若輸入腔中的電場(chǎng)保持不變，電子以一定的初速度v0從A板上的小孔沿垂直A板的方向進(jìn)入輸入腔，而由B板射出輸入腔時(shí)速度減為v0/2，求輸入腔中的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小及電子通過輸入腔電場(chǎng)區(qū)域所用的時(shí)間t；

（2）現(xiàn)將B板接地（圖中未畫出），在輸入腔的兩極板間加上如圖12所示周期為T的高頻方波交變電壓，在 t=0時(shí)A板電勢(shì)為U0，與此同時(shí)電子以速度v0連續(xù)從A板上的小孔沿垂直A板的方向射入輸入腔中，并能從B板上的小孔射出，射向輸出腔的C孔。若在nT～（n+1）T的時(shí)間內(nèi)（n=0，1，2，3……），前半周期經(jīng)板射出的電子速度為v1（未知），后半周期經(jīng)B板射出的電子速度為v2（未知），求v1與v2的比值；（由于輸入腔兩極板間距離很小，且電子的速度很大，因此電子通過輸入腔的時(shí)間可忽略不計(jì)）

（3）在上述速度分別為v1和v2的電子中，若t時(shí)刻經(jīng)B板射出速度為v1的電子總能與t+T/2時(shí)刻經(jīng)B板射出的速度為v2的電子同時(shí)進(jìn)入輸出腔，則可通過相移器的控制將電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為輸出腔中的電場(chǎng)能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)甚高頻信號(hào)進(jìn)行放大的作用。為實(shí)現(xiàn)上述過程，輸出腔的C孔到輸入腔的右極板B的距離s應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：


磁懸浮列車是一種高速低耗的新型交通工具．它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為如下模型，固定在列車下端的動(dòng)力繞組可視為一個(gè)矩形純電阻金屬框，電阻為R，金屬框置于xOy平面內(nèi)，長(zhǎng)邊MN長(zhǎng)為L(zhǎng)平行于y軸，寬為d的NP邊平行于x軸，如圖1所示．列車軌道沿Ox方向，軌道區(qū)域內(nèi)存在垂直于金屬框平面的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿O x方向按正弦規(guī)律分布，其空間周期為λ，最大值為B0，如圖2所示，金屬框同一長(zhǎng)邊上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v0沿Ox方向勻速平移．設(shè)在短暫時(shí)間內(nèi)，MN、PQ邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化可以忽略，并忽略一切阻力．列車在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下沿Ox方向加速行駛，某時(shí)刻速度為v(v<v0)．

(1)簡(jiǎn)要敘述列車運(yùn)行中獲得驅(qū)動(dòng)力的原理；

(2)為使列車獲得最大驅(qū)動(dòng)力，寫出MN、PQ邊應(yīng)處于磁場(chǎng)中的什么位置及λ與d之間應(yīng)滿足的關(guān)系式；

(3)計(jì)算在滿足第(2)問的條件下列車速度為v時(shí)驅(qū)動(dòng)力的大�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖（a）所示，光滑的平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，間距為L、導(dǎo)軌左端接有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨接在導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì)，且接觸良好。在導(dǎo)軌平面上有一矩形區(qū)域內(nèi)存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。開始時(shí)，導(dǎo)體棒靜止于磁場(chǎng)區(qū)域的右端，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v1勻速向右移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒隨之開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到水平向左、大小為f的恒定阻力，并很快達(dá)到恒定速度，此時(shí)導(dǎo)體棒仍處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)。

⑴求導(dǎo)體棒所達(dá)到的恒定速度v2；

⑵為使導(dǎo)體棒能隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，阻力最大不能超過多少？

⑶導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)克服阻力所做的功和電路中消耗的電功率各為多大？

⑷若t＝0時(shí)磁場(chǎng)由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過較短時(shí)間后，導(dǎo)體棒也做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其v－t關(guān)系如圖（b）所示，已知在時(shí)刻t導(dǎo)體棒瞬時(shí)速度大小為vt，求導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小。

 


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科目：高中物理 來源： 題型：


下列不屬于預(yù)防靜電危害的做法是

A．在高大的建筑物頂端安裝避雷針

B．水泥廠利用靜電除去廢氣中的粉塵

C．在制造輪胎的橡膠中添加導(dǎo)電材料

D．行駛中的油罐車尾帶一條拖地的鐵鏈

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