【題目】如圖所示，相距為R的兩塊平行金屬板M、N豎直放置，小孔S1、S2與O在同一水平線上，且。以O為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。T為收集板，板上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離均為2R，其中CO、DO與水平方向夾角均為60°，板兩端點(diǎn)的連線水平。質(zhì)量為m、帶電量為-q的粒子，經(jīng)S1進(jìn)入M、N間的電場后，通過S2進(jìn)入磁場，經(jīng)過磁場后打在收集板T上。粒子在S1處的速度以及粒子所受的重力均不計(jì)。

(1)圓形磁場區(qū)域磁場方向是垂直紙面向外還是垂直紙面向里？

(2)如果MN間的電壓為，粒子打在收集板T的哪個(gè)位置？

(3)若在第2問中MN的電壓下，假設(shè)有一群質(zhì)量不等但帶電量相同的粒子從S1射入經(jīng)過S2進(jìn)入磁場后偏轉(zhuǎn)，則能被收集的粒子的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件？（粒子間的相互作用忽略不計(jì)）

【答案】(1)垂直紙面向外；(2)正中央處；(3)

【解析】

(1)(2)為了讓粒子能夠被收集板T收集，通過加速電場加速后，粒子應(yīng)該向上偏轉(zhuǎn)，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知，圓形磁場的磁場方向應(yīng)該垂直紙面向外。

如圖，電場加速，由動(dòng)能定理得

再由洛倫茲力提供向心力得

聯(lián)立解得

即粒子進(jìn)入磁場后，偏轉(zhuǎn)90°后豎直向上飛出，正好擊中T正中央處。

(3)設(shè)質(zhì)量為的粒子經(jīng)過加速，沿著OC方向?qū)?huì)擊中收集板最左端，如下圖

根據(jù)幾何知識可知，此刻粒子的半徑滿足

再由公式

聯(lián)立上式則

同理可得質(zhì)量為的粒子經(jīng)過加速，沿著OD方向?qū)?huì)擊中收集板最右端，如下圖

根據(jù)幾何知識可知，此刻粒子的半徑

再由公式

聯(lián)立上式則

因此能被T板收集的粒子的質(zhì)量是

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，在平面內(nèi)，有一電子源持續(xù)不斷地沿正方向每秒發(fā)射出N個(gè)速率均為v的電子，形成寬為2b，在y軸方向均勻分布且關(guān)于x軸對稱的電子流。電子流沿x方向射入一個(gè)半徑為R，中心位于原點(diǎn)O的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直xOy平面向里，電子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后均從P點(diǎn)射出。在磁場區(qū)域的正下方有一對平行于x軸的金屬平行板K和A，K板接地，A與K兩板間加有正負(fù)、大小均可調(diào)的電壓，穿過K板小孔達(dá)到A板的電子被收集且導(dǎo)出，從而形成電流，已知，電子質(zhì)量為m，電荷量為e，忽略電子間相互作用。

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；

(2)電子流從P點(diǎn)射出時(shí)與y軸負(fù)方向的夾角的范圍；

(3)電子被收集形成最大電流；

(4)調(diào)節(jié)A與K兩級板間的電壓剛好不能形成電流，此時(shí)可調(diào)的電壓大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，質(zhì)量分別為m、M的兩個(gè)物體系在一根通過定滑輪(質(zhì)量忽略不計(jì))的輕繩兩端，M放在水平地板上，m被懸掛在空中，若將M沿水平地板向右緩慢移動(dòng)少許后M仍靜止，則(　　)

A.繩的張力變大

B.M對地面的壓力變大

C.M所受的靜摩擦力變大

D.懸掛滑輪的繩的張力變大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在學(xué)校組織的趣味運(yùn)動(dòng)會(huì)上，某科技小組為大家提供了一個(gè)寓學(xué)于樂的游戲。如圖所示，將一質(zhì)量為0.1kg的小滑塊放在O點(diǎn)，用彈射裝置由將其靜止彈出，球沿著光滑的半環(huán)形軌道OA和AB運(yùn)動(dòng)，BC段為一段長短可調(diào)的粗糙平面，DEFG為接球槽，接槽EF的長度為d=2.5m，DE和FG的高度忽略不計(jì)。圓弧OA和AB的半徑分別為r=0.2m，R=0.4m，小滑塊與BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.4，C點(diǎn)離接槽的高度為h=1.25m，水平距離為x=0.5m，g取10m/s2。求：

(1)要使小滑塊恰好不脫離圓軌道，小滑塊在B位置對半圓軌道的壓力多大？

(2)在上一問中，假設(shè)小滑塊恰好靜止在C處，則BC段粗糙水平面長度為多少？

(3)假設(shè)軌道長度調(diào)節(jié)至L′=2m，要使小滑塊始終能落入槽中，彈射裝置的彈性勢能需要滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】輕繩一端系在質(zhì)量為m的物體A上，另一端系在一個(gè)套在粗糙豎直桿MN的圓環(huán)上。現(xiàn)用水平力F拉住繩子上一點(diǎn)O，使物體A從圖中實(shí)線位置緩慢下降到虛線位置，但圓環(huán)仍保持在原來位置不動(dòng)。則在這一過程中，環(huán)對桿的摩擦力F1和環(huán)對桿的壓力F2的變化情況是（　�。�

A.F1保持不變，F2逐漸增大B.F1逐漸增大，F2保持不變

C.F1逐漸減小，F2保持不變D.F1保持不變，F2逐漸減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，邊長為a的正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)分別固定三個(gè)點(diǎn)電荷+q、+q、-q，若三角形中心O點(diǎn)處的場強(qiáng)大小為E、電勢為φ（取無窮遠(yuǎn)處為勢能零點(diǎn)），則下列說法正確的是（　�。�

A.若取走電荷-q，O點(diǎn)的場強(qiáng)大小將變?yōu)?/span>，方向仍不變

B.若取走電荷+q，O點(diǎn)的場強(qiáng)大小仍為E，方向與原來相反

C.若取走電荷-q，O點(diǎn)的電勢將變?yōu)?φ

D.若取走電荷-q，O點(diǎn)的電勢將變?yōu)?/span>2φ

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，某同學(xué)利用光敏電阻R（光照越強(qiáng)電阻越小）和繼電器設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的自動(dòng)照明系統(tǒng)，天黑時(shí)燈泡自動(dòng)開啟，天亮?xí)r燈泡自動(dòng)熄滅。繼電器線圈的電阻為50Ω，當(dāng)線圈中的電流大于10mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器供電的電池電動(dòng)勢E=1.5V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)，圖中的“電源”是為燈泡供電的電源。

(1)應(yīng)該把燈泡接在______（填“A、B端”或“C、D端”）。

(2)已知滑動(dòng)變阻器R'的最大阻值為50Ω，下面兩種規(guī)格的光敏電阻應(yīng)該選擇______（填“甲”或“乙”）。

光敏電阻甲：白天正午時(shí)電阻最小值為5Ω，完全沒有光照時(shí)電阻最大值為300Ω；

光敏電阻乙：白天正午時(shí)電阻最小值為2Ω，完全沒有光照時(shí)電阻最大值為50Ω。

(3)若第(2)問中所選光敏電阻在下午7點(diǎn)鐘時(shí)的阻值為其最大阻值的，如果要使此時(shí)燈泡剛好自動(dòng)開啟，滑動(dòng)變阻器R'的接入電阻應(yīng)該為______Ω；若想讓燈泡開啟時(shí)間提前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器R'的接入電阻調(diào)______（填“大”或“小”）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，位于豎直面內(nèi)的xOy直角坐標(biāo)系的第二象限內(nèi)存在一勻強(qiáng)電場，電場方向平行于xOy平面，與x軸正方向的夾角θ=60°且斜向上方。整個(gè)x軸的負(fù)半軸上都分布著粒子發(fā)射源，發(fā)射源發(fā)射的帶電粒子完全相同（質(zhì)量均為m，電荷量均為+q，粒子豎直發(fā)射后的初速度大小均為v0，方向均沿y軸正方向），在所有到達(dá)y軸正半軸的粒子中自P點(diǎn)發(fā)射的粒子經(jīng)過y軸正半軸時(shí)的速度最小。已知帶電粒子所受重力大小為其所受電場力大小的倍，重力加速度為g，不計(jì)粒子間的相互作用力。求：

（1）粒子自x軸發(fā)射后，在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小和方向；

（2）自P點(diǎn)發(fā)射的粒子經(jīng)過y軸時(shí)的速度大�。�

（3）粒子自x軸上的Q點(diǎn)（圖中未畫出）發(fā)射時(shí)，粒子經(jīng)過y軸時(shí)的速度方向恰好垂直于y軸，求OQ的距離。（提示：可以參考研究拋體運(yùn)動(dòng)時(shí)所用的“運(yùn)動(dòng)的合成和分解”的思路解題）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如果質(zhì)量相同的小球A、B，在沿一條直線運(yùn)動(dòng)的過程中發(fā)生彈性正碰，速度發(fā)生交換。如圖所示，將光滑水平絕緣的大桌面取為Oxy坐標(biāo)面，空間有豎直向下（圖中朝里）矩形磁場區(qū)域的勻強(qiáng)磁場B。（附注：解題時(shí)略去球之間的電作用力）

(1)Oxy平面上距O稍遠(yuǎn)處的小球A，質(zhì)量m、電量q（q>0），初速度方向垂直于磁場，如圖所示，大小為v0，而后A在磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試求圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R和運(yùn)動(dòng)周期T。

(2)圖中小球A1、A2質(zhì)量也同為m，電量也同為q（q>0），開始時(shí)分別位于y軸上的y1、y2（y1>y2）位置，初速度方向如圖所示，大小也同為v0。設(shè)A1、A2間可能發(fā)生的碰撞都是彈性碰撞且不會(huì)相互轉(zhuǎn)移電荷（下同）。已知A1能到達(dá)y2處，兩球始終都在矩形磁場區(qū)域里運(yùn)動(dòng)，試求y1-y2的所有可能取值。

(3)在x軸上與x1相距盡可能遠(yuǎn)的x2處存在一正三角形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B，方向也是豎直向下（圖中朝里）。圖中小球B的質(zhì)量也為m，電量也同為q（q>0），t=0時(shí)位于x軸上距O稍遠(yuǎn)的矩形磁場區(qū)域外的x1位置，初速度大小也為v0，方向垂直于正三角形磁場區(qū)域EFG的E邊的中點(diǎn)H射入磁場區(qū)域，然后從EG邊界的I點(diǎn)（圖中未畫出）穿出磁場，且GI長是正三角形邊長的0.75倍，求該正三角形區(qū)域的邊長a。

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同步練習(xí)冊答案