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某研究性學習小組用如圖所示的裝置來選擇密度相同、大小不同的球狀納米粒子。密度相同的粒子在電離室中被電離后帶正電，電量與其表面積成正比。電離后粒子緩慢通過小孔O1進入極板間電壓為U的水平加速電場區(qū)域I，再通過小孔O2射入相互正交的恒定勻強電場和勻強磁場區(qū)域II，其中磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外。收集室的小孔O3與O1、O2在同一條水平線上。實驗發(fā)現：半徑為r0的粒子，其質量為m0、電量為q0，剛好能沿O1O3直線射入收集室。不計納米粒子重力和粒子之間的相互作用力。（球形體積和球形面積公式分別為）。求：

（1）圖中區(qū)域II的電場強度Ｅ；

（2）半徑為r的粒子通過O2時的速率ｖ；

（3）試討論半徑r≠r0的粒子進入區(qū)域II后將向哪個極板偏轉。

解　(1)設半徑為r0的粒子加速后的速度為v0，則

設區(qū)域II內電場強度為E,則

v0 q0B= q0E 

電場強度方向豎直向上。                               （6分）

(2)設半徑為r的粒子的質量為m、帶電量為q、被加速后的速度為v,則

  由　

得                           （6分）

  

 (3)半徑為r的粒子，在剛進入區(qū)域II時受到合力為F合=qE-qvB=qB(v0-v)

由可知，當

r>r0時，v<v0,F合>0，粒子會向上極板偏轉;

r<r0時，v>v0,F合<0，粒子會向下極板偏轉。             （6分）

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2011?甘肅二模）某研究性學習小組用如圖（a）所示裝置驗證機械能守恒定律．讓一個擺球由靜止開始從A位置擺到B位置，若不考慮空氣阻力，小球的機械能應該守恒，即
1
2
mv2=mgh．直接測量擺球到達B點的速度v比較困難．現讓小球在B點處脫離懸線做平拋運動，利用平拋的特性來間接地測出v．
如圖（a）中，懸點正下方P點處放有水平放置熾熱的電熱絲，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出作平拋運動．在地面上放上白紙，上面覆蓋著復寫紙，當小球落在復寫紙上時，會在下面白紙上留下痕跡．
用重錘線確定出A、B點的投影點N、M．重復實驗10次（小球每一次都從同一點由靜止釋放），球的落點痕跡如圖（b）所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點對齊．用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2，算出A、B兩點的豎直距離，再量出M、C之間的距離x，即可驗證機械能守恒定律．已知重力加速度為g，小球的質量為m．
（1）根據圖（b）可以確定小球平拋時的水平射程為
65.0
65.0
cm．
（2）用題中所給字母表示出小球平拋時的初速度v0=
x
g
2h2
x
g
2h2
．
（3）用測出的物理量表示出小球從A到B過程中，重力勢能的減少量△EP=
mg（h1-h2）
mg（h1-h2）
，動能的增加量△EK=
mgx2
4h2
mgx2
4h2
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）某研究性學習小組用如圖1所示裝置驗證機械能守恒定律．圖中懸點O正下方P點處有水平放置的熾熱電熱絲，當懸線擺至電熱絲處時能瞬間被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動．在水平地面上放上白紙，上面覆蓋著復寫紙，當小球落在復寫紙上時，會在下面白紙上留下痕跡．用重垂線確定出A、B點在白紙上的投影點N、M．用米尺量出AN的高度H、BM的高度h，算出A、B兩點的豎直距離，再量出M、C之間的距離x，即可驗證機械能守恒定律．已知重力加速度為g，小球的質量為m．

①用題中所給的物理量表示出小球從A到B過程中，重力勢能的減少量△EP=
mg（H-h）
mg（H-h）
，動能的增加量△Ek=
mgx2
4h
mgx2
4h
；
②要想驗證小球從A到B的過程中機械能守恒，只需驗證關系式
H-h=
x2
4h
H-h=
x2
4h
成立即可．
（2）①在“測金屬電阻率”實驗中，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑的讀數如圖2所示，則直徑d=
0.900
0.900
mm．
②測得接入電路的金屬絲的長度為L，已知其電阻大約為25Ω．
在用伏安法測其電阻時，有下列器材供選擇，除必選電源（電動勢1.5V，內阻很�。�、導線、開關外，電流表應選
Al
Al
，電壓表應選
V2
V2
，滑動變阻器應選
R1
R1
．（填代號）并將設計好的測量電路原理圖畫在虛框內（圖3）．
電流表 A1（量程40mA，內阻約0.5Ω）
電流表A2（量程10mA，內阻約0.6Ω）
電壓表V1 （量程6V，內阻約30kΩ）
電壓表V2（量程1.2V，內阻約的20kΩ）
滑動變阻器R1（范圍0-10Ω）
滑動變阻器R2（范圍0-2kΩ）

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2006?重慶）某研究性學習小組用如圖所示的裝置來選擇密度相同、大小不同的球狀納米粒子．密度相同的粒子在電離室中被電離后帶正電，電量與其表面積成正比．電離后粒子緩慢通過小孔O1進入極板間電壓為U的水平加速電場區(qū)域I，再通過小孔O2射入相互正交的恒定勻強電場和勻強磁場區(qū)域II，其中磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外．收集室的小孔O3與O1、O2在同一條水平線上．實驗發(fā)現：半徑為r0的粒子，其質量為m0、電量為q0，剛好能沿O1O3直線射入收集室．不計納米粒子重力和粒子之間的相互作用力．（球形體積和球形面積公式分別為V球=
43
πr3，S球=4πr2）．求：

（1）圖中區(qū)域II的電場強度E；
（2）半徑為r的粒子通過O2時的速率v；
（3）試討論半徑r≠r0的粒子進入區(qū)域II后將向哪個極板偏轉．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

某研究性學習小組用如圖（a）所示裝置驗證機械能守恒定律．讓一個擺球由靜止開始從A位置擺到B位置，若不考慮空氣阻力，小球的機械能應該守恒，即
1
2
mv2=mgh．直接測量擺球到達B點的速度v比較困難．現讓小球在B點處脫離懸線做平拋運動，利用平拋的特性來間接地測出v．如圖（a）中，懸點正下方P點處放有水平放置熾熱的電熱絲，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出作平拋運動．實驗步驟如下（將下列實驗步驟補充完整，自己設定需用的字母）：
（1）在地面上放上白紙，上面覆蓋著復寫紙，當小球落在復寫紙上時，會在下面白紙上留下痕跡．
（2）用重錘線確定出A、B點的投影點N、M．
（3）讓小球每一次都
同一點由靜止
同一點由靜止
釋放，重復實驗10次．球的落點痕跡如圖（b）所示，圖中米尺水平放置，零刻度線與M點對齊．
（4）用米尺量出
AN的高度h1、BM的高度h2，
AN的高度h1、BM的高度h2，
，算出A、B兩點的豎直距離，再量出
M、C之間的距離x
M、C之間的距離x
，即可驗證機械能守恒定律．已知重力加速度為g，小球的質量為m．
（5）數據處理
①根據圖（b）可以確定小球平拋時的水平射程為
65.0
65.0
cm．
②表示出小球平拋時的初速度v0=
x.
g
2h2
x.
g
2h2
．（用題中所給字母和自己設定的字母表示）
③用測出的物理量表示出小球從A到B過程中，重力勢能的減少量△EP=
mg（h1-h2）
mg（h1-h2）
，動能的增加量△EK=
mgx2
4h2
mgx2
4h2
．（用題中所給字母和自己設定的字母表示）
④本實驗誤差的主要來源有
小球在運動過程中受到阻力
小球在運動過程中受到阻力
（試舉出一條）．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某研究性學習小組用如圖所示的裝置探究牛頓第二定律．該小組在實驗中確定的研究對象是小車，而且認為細線對小車的拉力等于砂桶和砂的總重力，也是小車所受的合外力．則對該實驗，以下說法中不正確的是．

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