10.如圖所示,一帶電微粒質(zhì)量為m=2.0×10-11kg、電荷量q=+1.0×10-5C,從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓為U1=100V的電場(chǎng)加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,微粒射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ=60°,并接著沿半徑方向進(jìn)入一個(gè)垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,微粒射出磁場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角也為θ=60°.已知偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中金屬板長(zhǎng)L=2cm,圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑R=10$\sqrt{3}$cm,重力忽略不計(jì).求:

(1)帶電微粒經(jīng)U1=100V的電場(chǎng)加速后的速率;
(2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E;
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。

分析 (1)根據(jù)動(dòng)能定理求解帶電微粒經(jīng)U1=100V的電場(chǎng)加速后的速率;
(2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用,做類平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法研究:在水平方向微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合求解電場(chǎng)強(qiáng)度.
(2)帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角就等于速度的偏向角,作出軌跡,得到軌跡的圓心角,由幾何知識(shí)求出軌跡半徑,由牛頓第二定律求解磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。

解答 解:(1)帶電微粒經(jīng)加速電場(chǎng)加速后速度為v1,
根據(jù)動(dòng)能定理:qU1=$\frac{1}{2}$mv12-0…①
代入數(shù)據(jù)解得:v1=1×104m/s…②;
(2)帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用,做類平拋運(yùn)動(dòng).
在水平方向微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng).水平方向:v1=$\frac{L}{t}$…③
帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a,出電場(chǎng)時(shí)豎直方向速度為v2
豎直方向:a=$\frac{qE}{m}$  v2=at   ④
由幾何關(guān)系:tanθ=$\frac{{v}_{2}}{{v}_{1}}$…⑤
代入數(shù)據(jù)解得:E=10000V/m…⑥
(3)設(shè)帶電粒子進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v,
則v=$\frac{{v}_{1}}{cosθ}$,
代入數(shù)據(jù)解得:v=2×104m/s…⑦
由粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知,入射速度方向過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域圓心,
則出射速度反向延長(zhǎng)線過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域圓心,粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示
則軌跡半徑為:r=Rtan60°,解得:r=0.3m…⑧
由牛頓第二定律得:qvB=m$\frac{{v}^{2}}{r}$…⑨
代入數(shù)據(jù)解得:B=0.13T  ⑩;
答:(1)帶電微粒經(jīng)U1=100V的電場(chǎng)加速后的速率為1×104m/s;
(2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E為10000V/m;
(3)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.13T.

點(diǎn)評(píng) 本題的難點(diǎn)是作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)幾何知識(shí)得到軌跡半徑與磁場(chǎng)邊界半徑的關(guān)系.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

11.如圖所示,在?=0.1的水平面上向右運(yùn)動(dòng)的物體,質(zhì)量為20kg,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,還受到一個(gè)水平向左大小為10N的拉力作用,則下列說(shuō)法正確的是(g=10N/kg)( 。
A.物體之所以向右運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿揭粋(gè)向右的力
B.木塊受到的重力與木塊對(duì)桌面的壓力是一對(duì)平衡力
C.木塊受到的彈力是由于木塊底部形變?cè)斐傻?/td>
D.物體受到滑動(dòng)摩擦力為:20N,向左

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

12.質(zhì)量為1kg的物體與水平面間的摩擦力為5N,在10N的水平力作用下由靜止開(kāi)始前進(jìn)2m后撤去外力,再前進(jìn)1m,此時(shí)物體仍在運(yùn)動(dòng),其速度為多大?物體最終將停止運(yùn)動(dòng),其經(jīng)過(guò)的全部位移多大?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

9.A的質(zhì)量m1=4m,B的質(zhì)量m2=m,斜面固定在水平地面上,開(kāi)始時(shí)將B按在地面上不動(dòng),然后放手,讓A沿斜面下滑而B(niǎo)上升.A與斜面無(wú)摩擦,如圖,當(dāng)A沿斜面下滑s距離后,細(xì)線突然斷了.求
(1)細(xì)線斷前A、B的加速度大小是多少.
(2)細(xì)線斷時(shí)B的速度多大.
(3)細(xì)線斷后B上升的最大高度是多少.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

5.如圖甲所示,在線圈l1中通入電流i1后,在l2上產(chǎn)生感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,l1、l2中電流正方向如圖甲中箭頭,則通入線圈l1中的電流i1隨時(shí)間變化的圖線是如圖中的(  )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

15.現(xiàn)在傳送帶傳送貨物已被廣泛地應(yīng)用,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖.緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v=1m/s運(yùn)行,一質(zhì)量為m=4kg的物體被無(wú)初速度地放在A處,傳送帶對(duì)物體的滑動(dòng)摩擦力使物體開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),隨后物體又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng).設(shè)物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離L=2m,g取10m/s2.求
(1)物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;
(2)如果提高傳送帶的運(yùn)行速率,物體就能被較快地傳送到B處,求傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.如圖所示,足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)木板A靜止在光滑的水平地面上,質(zhì)量為1kg的物體B以v0=3m/s水平速度沖上A,由于摩擦力作用,最后停止在木板A上.若從B沖到木板A上到相對(duì)木板A靜止這段時(shí)間內(nèi)摩擦力對(duì)長(zhǎng)木板的沖量大小為2N•s,則A、B最后的共同速度及長(zhǎng)小板的質(zhì)量分別為( 。
A.1m/s 1kgB.1m/s 2kgC.2m/s 1kgD.2m/s 2kg

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

19.圖1為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車?yán)Φ拇笮。?br />
(1)試驗(yàn)中,為了使細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一滑輪的高度,使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行.接下還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是B
A.將長(zhǎng)木板水平放置,讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,調(diào)節(jié)m的大小,使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng),從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng).
B.將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨,讓小車連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,撤去砂和砂桶,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,輕推小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng).
C.將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨,撤去紙帶以及砂和砂桶,輕推小車,觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng).
(2)圖2是試驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出.量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz,則小車的加速度a=0.43m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

20.關(guān)于電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的概念,下列說(shuō)法正確的是( 。
A.由E=$\frac{F}{q}$可知,某電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E與q成反比,與F成正比
B.正負(fù)試探電荷在同一點(diǎn)受到的電場(chǎng)力方向相反,所以某一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與試探電荷的正負(fù)有關(guān)
C.電場(chǎng)中某一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與放入該點(diǎn)的試探電荷正負(fù)無(wú)關(guān)
D.電場(chǎng)中某一點(diǎn)不放試探電荷時(shí),該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零

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