)如圖為一用來(lái)使帶正電的離子加速和偏轉(zhuǎn)裝置的等效模型圖。以y軸為界，左側(cè)為沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E。裝置要求使質(zhì)量為m，電量為q，初速度為0的正離子(不計(jì)重力)從A點(diǎn)釋放后，其運(yùn)動(dòng)軌跡剛好通過(guò)C點(diǎn)，已知A點(diǎn)坐標(biāo)為(－L,0)，C點(diǎn)坐標(biāo)為(L，－2L)。

(1)當(dāng)在y軸右側(cè)加沿y軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，此電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為多少？

(2)當(dāng)在y軸右側(cè)加垂直于xy平面(即紙面)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，此磁場(chǎng)的方向如何？大小為多少？

 

(1)設(shè)離子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的速度為v0

則qEL＝mv

在y軸右側(cè)加沿y軸負(fù)向的電場(chǎng)E′時(shí)，離子從O到C做類平拋運(yùn)動(dòng)

x方向：L＝v0t

－y方向：2L＝t2

由以上各式得：E′＝8E

(2)所加磁場(chǎng)B的方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲?

設(shè)離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，由幾何關(guān)系得：

r2＝L2＋(2L－r)2

又qv0B＝

由以上各式得B＝

解析:略

 

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：閱讀理解

1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾在研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應(yīng)：將導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，并沿垂直磁場(chǎng)方向通入電流，則在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橫向電勢(shì)差，這種現(xiàn)象后來(lái)被稱為霍爾效應(yīng)，這個(gè)橫向的電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差．
（1）如圖甲所示，某長(zhǎng)方體導(dǎo)體abcda′b′c′d′的高度為h、寬度為l，其中的載流子為自由電子，其電荷量為e，處在與ab b′a′面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0．在導(dǎo)體中通有垂直于bcc′b′面的電流，若測(cè)得通過(guò)導(dǎo)體的恒定電流為I，橫向霍爾電勢(shì)差為UH，求此導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子的個(gè)數(shù)．
（2）對(duì)于某種確定的導(dǎo)體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值，人們將H=
1nq
定義為該導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)．利用霍爾系數(shù)H已知的材料可以制成測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對(duì)橫截面（相當(dāng)于圖14甲中的ab b′a′面）的面積可以在0.1cm2以下，因此可以用來(lái)較精確的測(cè)量空間某一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度．如圖乙所示為一種利用霍爾效應(yīng)測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，其中的探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對(duì)橫截面與探桿垂直．這種儀器既可以控制通過(guò)探頭的恒定電流的大小I，又可以監(jiān)測(cè)出探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)差UH，并自動(dòng)計(jì)算出探頭所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，且顯示在儀器的顯示窗內(nèi)．
①在利用上述儀器測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的過(guò)程中，對(duì)探桿的放置方位有何要求；
②要計(jì)算出所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，除了要知道H、I、UH外，還需要知道哪個(gè)物理量，并用字母表示．推導(dǎo)出用上述這些物理量表示所測(cè)位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2009?崇文區(qū)一模）用如圖所示的裝置來(lái)選擇密度相同、大小不同的球狀納米粒子．在電離室中使納米粒子電離后表面均勻帶正電，且單位面積的電量為q0．電離后，粒子緩慢通過(guò)小孔O1進(jìn)入極板間電壓為U的水平加速電場(chǎng)區(qū)域I，再通過(guò)小孔O2射入相互正交的恒定勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域II，其中電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為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．已知納米粒子的密度為ρ，不計(jì)納米粒子的重力及納米粒子間的相互作用．（V球=
43
πr3，S球=4πr2）
（1）如果半徑為r0的某納米粒子恰沿直線O1O3射入收集室，求該粒子的速率和粒子半徑r0；
（2）若半徑為4r0的納米粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域II，粒子會(huì)向哪個(gè)極板偏轉(zhuǎn)？計(jì)算該納米粒子在區(qū)域II中偏轉(zhuǎn)距離為l（粒子在豎直方向的偏移量）時(shí)的動(dòng)能；（r0視為已知）
（3）為了讓半徑為4r0的粒子沿直線O1O3射入收集室，可以通過(guò)改變那些物理量來(lái)實(shí)現(xiàn)？提出一種具體方案．

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科目：高中物理 來(lái)源：江蘇省淮州中學(xué)2008－2009學(xué)年度第二學(xué)期初考試高二物理試題 題型：038

由于受地球信風(fēng)帶和盛行西風(fēng)帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動(dòng)，稱為風(fēng)海流，風(fēng)海流中蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源．因?yàn)楹Ｋ泻写罅康膸щ婋x子，這些離子隨風(fēng)海流做定向運(yùn)動(dòng)，如果有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)能使海流中的正、負(fù)離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，便可用來(lái)發(fā)電．

如圖為一利用風(fēng)海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖，用絕緣材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個(gè)內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N，金屬板長(zhǎng)為a，寬為b，兩板間的距離為d．將管道沿風(fēng)海流方向固定在風(fēng)海流中，在金屬板之間加一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向由南向北，用導(dǎo)線將M、N外側(cè)連接電阻為R的航標(biāo)燈(圖中未畫(huà)出)．工作時(shí)，海水從東向西流過(guò)管道，在兩金屬板之間形成電勢(shì)差，可以對(duì)航標(biāo)燈供電．設(shè)管道內(nèi)海水的流速處處相同，且速率恒為v，海水的電阻率為ρ，海水所受摩擦阻力與流速成正比，比例系數(shù)為k．

(1)求磁流體發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)E的大小，并判斷M、N兩板哪個(gè)板電勢(shì)較高；

(2)由于管道內(nèi)海水中有電流通過(guò)，磁場(chǎng)對(duì)管道內(nèi)海水有力的作用，求此力的大小和方向；

(3)求在t時(shí)間內(nèi)磁流體發(fā)電機(jī)消耗的總機(jī)械能．

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科目：高中物理 來(lái)源：2012屆度北京市高三下學(xué)期開(kāi)學(xué)檢測(cè)物理卷 題型：計(jì)算題

1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾在研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應(yīng)：將導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，并沿垂直磁場(chǎng)方向通入電流，則在導(dǎo)體中垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一個(gè)橫向電勢(shì)差，這種現(xiàn)象后來(lái)被稱為霍爾效應(yīng)，這個(gè)橫向的電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差。

（1）如圖14甲所示，某長(zhǎng)方體導(dǎo)體的高度為、寬度為，其中的載流子為自由電子，其電荷量為，處在與面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。在導(dǎo)體中通有垂直于面的電流，若測(cè)得通過(guò)導(dǎo)體的恒定電流為，橫向霍爾電勢(shì)差為，求此導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電子的個(gè)數(shù)。

（2）對(duì)于某種確定的導(dǎo)體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目和載流子所帶電荷量均為定值，人們將定義為該導(dǎo)體材料的霍爾系數(shù)。利用霍爾系數(shù)已知的材料可以制成測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對(duì)橫截面（相當(dāng)于圖14甲中的面）的面積可以在以下，因此可以用來(lái)較精確的測(cè)量空間某一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度。如圖14乙所示為一種利用霍爾效應(yīng)測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，其中的探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對(duì)橫截面與探桿垂直。這種儀器既可以控制通過(guò)探頭的恒定電流的大小，又可以監(jiān)測(cè)出探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)差，并自動(dòng)計(jì)算出探頭所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，且顯示在儀器的顯示窗內(nèi)。

①在利用上述儀器測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的過(guò)程中，對(duì)探桿的放置方位有何要求；

②要計(jì)算出所測(cè)位置磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，除了要知道外，還需要知道哪個(gè)物理量，并用字母表示。推導(dǎo)出用上述這些物理量表示所測(cè)位置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的表達(dá)式。

 

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科目：高中物理 來(lái)源：北京期末題 題型：計(jì)算題

由于受地球信風(fēng)帶和盛行西風(fēng)帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動(dòng)，稱為風(fēng)海流，風(fēng)海流中蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源。因?yàn)楹Ｋ泻写罅康膸щ婋x子，這些離子隨風(fēng)海流做定向運(yùn)動(dòng)，如果有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)能使海流中下的正、負(fù)離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，便可用來(lái)發(fā)電。如圖為一利用風(fēng)海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖，用絕緣材料制成一個(gè)橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個(gè)內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N，金屬板長(zhǎng)為a，寬為b，兩板間的距離為d。將管道沿風(fēng)海流方向固定在風(fēng)海流中，在金屬板之間加一水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向由南向北，用導(dǎo)線將M、N外側(cè)連接電阻為R的航標(biāo)燈（圖中未畫(huà)出）。工作時(shí)，海水從東向西流過(guò)管道，在兩金屬板之間形成電勢(shì)差，可以對(duì)航標(biāo)燈供電。設(shè)管道內(nèi)海水的流速處處相同，且速率恒為v，海水的電阻率為，海水所受摩擦阻力與流速成正比，比例系數(shù)為k。
（1）求磁流體發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)E的大小，并判斷M、N兩板哪個(gè)板電勢(shì)較高；
（2）由于管道內(nèi)海水中有電流通過(guò)，磁場(chǎng)對(duì)管道內(nèi)海水有力的作用，求此力的大小和方向；
（3）求在t時(shí)間內(nèi)磁流體發(fā)電要消耗的總機(jī)械能。

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