（18分）如圖所示，在屏蔽裝置底部中心位置O點(diǎn)放一醫(yī)用放射源，可通過細(xì)縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為的粒子。已知屏蔽裝置寬AB=9cm、縫長(zhǎng)AD=18cm，粒子的質(zhì)量，電量。若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)來隔離輻射，磁感應(yīng)強(qiáng)度，方向垂直于紙面向里，整個(gè)裝置放于真空環(huán)境中。

(1)若所有的粒子均不能從條形磁場(chǎng)隔離區(qū)的右側(cè)穿出，則磁場(chǎng)的寬度d至少是多少?
(2)若條形磁場(chǎng)的寬度d=20cm，則射出屏蔽裝置的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間各是多少?(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
（1）0.34cm；（2）；。

試題分析：（1）由題意：AB=9cm，AD=18cm，可得：  ①
所有α粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，設(shè)為R，根據(jù)牛頓第二定律有：②               
解得   R="0.2m=20cm"    ③
由題意及幾何關(guān)系可知：若條形磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界與沿OD方向進(jìn)入磁場(chǎng)的α粒子的圓周軌跡相切，則所有α粒子均不能從條形磁場(chǎng)隔離區(qū)右側(cè)穿出，如圖一所示。設(shè)此時(shí)磁場(chǎng)寬度為d0，由幾何關(guān)系：  ④
     
（2）設(shè)α粒子在磁場(chǎng)內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則： ⑤
設(shè)速度方向垂直于AD進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的α粒子的入射點(diǎn)為E，如圖二所示，因磁場(chǎng)寬度d=20cm＜d0，且R=20cm，則在∠EOD間岀射進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的α粒子均能穿出磁場(chǎng)的右邊界，在∠EOA間岀射進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的α粒子均不能穿出磁場(chǎng)有邊界，所以沿OE方向進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的α粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與磁場(chǎng)的右邊界相切，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)。⑥
設(shè)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為tmax，則：⑦
若α粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的圓弧軌跡的弦最短，則α粒子穿過磁場(chǎng)的時(shí)間最短，最短的弦長(zhǎng)為磁場(chǎng)的寬度d0⑧
設(shè)再磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為tmin，軌跡如圖二所示，因R=d，則圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為600，故：⑨
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：多選題

如圖所示，兩段長(zhǎng)度均為l、粗細(xì)不同的銅導(dǎo)線a、b良好接觸，接在某一直流電路中．巳知銅導(dǎo)線單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)是一個(gè)定值，當(dāng)在這段特殊的導(dǎo)線ab所在空間加一垂直導(dǎo)線的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，關(guān)于兩部分導(dǎo)線所受的安培力及內(nèi)部自由電荷定向移動(dòng)所受洛倫茲力的說法中，正確的是（　�。�
A．a(chǎn)、b所受到的安培力大小相等
B．a(chǎn)導(dǎo)線所受到的安培力小于b所受到的安培力
C．a(chǎn)、b中自由電荷所受洛倫茲力平均值大小相等
D．a(chǎn)中自由電荷所受洛倫茲力平均值大于b中自由電荷所受洛倫茲力平均值

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

長(zhǎng)度為L(zhǎng)的通電導(dǎo)體棒，水平放在光滑絕緣斜面上，整個(gè)裝置處在如圖所示的勻強(qiáng)磁揚(yáng)中，在以下四種情況下，導(dǎo)體棒可能靜止在斜面上的是（　�。�
A．B．C．D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，相距為d、板間電壓為U的平行金屬板M、N間有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在POy區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；POx區(qū)域?yàn)闊o(wú)場(chǎng)區(qū)．一正離子沿平行于金屬板、垂直磁場(chǎng)射入兩板間并做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從H（0，a）點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第Ⅰ象限．
（1）求離子在平行金屬板間的運(yùn)動(dòng)速度；
（2）若離子經(jīng)OP上某點(diǎn)離開磁場(chǎng)，最后垂直x軸離開第Ⅰ象限，求離子在第Ⅰ象限磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；
（3）要使離子一定能打在x軸上，則離子的荷質(zhì)比應(yīng)滿足什么條件？

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，MN為鋁質(zhì)薄平板，鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（未畫出）。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出，從Q點(diǎn)穿過鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O，已知粒子穿越鋁板時(shí)，其動(dòng)能損失一半，速度方向和電荷量不變，不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為（  ）
A．2B．C．1D．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，某帶電粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)大小為k，由靜止開始經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，從O點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)，又從P點(diǎn)穿出磁場(chǎng)．下列說法正確的是(不計(jì)粒子所受重力)
A．如果只增加U，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場(chǎng)
B．如果只減小B，粒子可以從ab邊某位置穿出磁場(chǎng)
C．如果既減小U又增加B，粒子可以從bc邊某位置穿出磁場(chǎng)
D．如果只增加k，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場(chǎng)

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

（18分）如圖，兩根足夠長(zhǎng)平行光滑的金屬導(dǎo)軌相距為l，導(dǎo)軌與水平面夾角為θ,并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2、方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。兩金屬導(dǎo)軌的上端與阻值為R的燈泡連接，并連接水平放置、長(zhǎng)和寬都為d的平行金屬板，板內(nèi)存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長(zhǎng)為l的金屬棒ab垂直于金屬導(dǎo)軌，且始終與導(dǎo)軌接觸良好。當(dāng)金屬棒固定不動(dòng)時(shí)，質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子流沿中線射入金屬板內(nèi)，恰好在金屬板的左下邊沿穿出。粒子重力不計(jì)，重力加速度為g，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻不計(jì)。
（1） 粒子流帶何種電荷，速度多大？
（2） 現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，待棒沿導(dǎo)軌勻速下滑后，粒子流水平通過，求金屬棒質(zhì)量M。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示，在xOy平面上，以y軸上點(diǎn)Ol為圓心，半徑為R=0.3m的圓形區(qū)域內(nèi)，分布著一個(gè)方向垂直于xOy平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)比荷的帶正電粒子，從磁場(chǎng)邊界上的原點(diǎn)O，以的初速度，沿不同方向射入磁場(chǎng)，粒子重力不計(jì)，求：

（1）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
（2）粒子通過磁場(chǎng)空間的最長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子。如圖所示，把電子射線管（陰極射線管）放在蹄形磁鐵的兩極之間，可以觀察到電子束偏轉(zhuǎn)的方向是
A．向上B．向下C．向左D．向右

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