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如图甲所示,高h、长的光滑绝缘正方形台面上加有一竖直向下、磁感应强度B的匀强磁场.在台面右侧接着一个与内侧边线对齐、每板宽为dd)的平行板电容器(电容器有光滑绝缘的底部),右板接电源的正极,左板接电源负极,现有质量为m、电量为+q的一群粒子(视为质点)从靠近右板在底部由静止释放,通过左板的小孔进入磁场,不计一切阻力,重力加速度取g.求:

(1)若取电容器的电压为U,求这些带电粒子在磁场中运动的半径;

(2)若要求这些粒子都从台面右侧射出,则电容器的电压应满足什么条件?

(3)在地面上建立如图坐标系,当时,在图乙中画出这些粒子落地时在这个坐标系中

的痕迹(要求写出计算说明的过程并大致标明痕迹的位置)。

 


解:(1)在电容器中,根据动能定理,有:  ①(2分)

在磁场中,根据洛牛顿第二定律,有:  ②(2分)

①②联立得粒子运动的半径为:          ③(2分)

(2)当在电容器底部外侧经加速的粒子恰好能从台面的外侧相切射出时,粒子的半径最大,如图所示.

                            ④(2分)

④代入③解得:            ⑤(1分)

U>0,在电容器内侧粒子,那怕不能一次在磁场中从台面右侧射出,也可以再进入电容器减速至底部右侧,又再重新加速进入磁场,多周后也能从台面右侧射出。(2分)

故电容器的电压满足的条件为:。    (1分)

(3)把代入③得粒子运动的半径为:     (1分)

说明当粒子从电容器远侧射入磁场时,粒子从台面右侧中点射出,当粒子从电容器近侧射入磁场时,粒子从台面距中点为d处射出。             (1分)

粒子从台面右侧射出后做平抛运动,设它的落地时间为t。

,得:       (1分)

粒子水平位移 (1分) ks5u

    至此可作得这些粒子落地时的轨迹如下图所示中的PQ连线。(2分)

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,高h、长L的光滑绝缘正方形台面上加有一竖直向下、磁感应强度B的匀强磁场.在台面右侧接着一个与内侧边线对齐、每板宽为d(d<
L
2
)的平行板电容器(电容器有光滑绝缘的底部),右板接电源的正极,左板接电源负极,现有质量为m、电量为+q的一群粒子(视为质点)从靠近右板在底部由静止释放,通过左板的小孔进入磁场,不计一切阻力,重力加速度取g.求:
(1)若取电容器的电压为U,求这些带电粒子在磁场中运动的半径;
(2)若要求这些粒子都从台面右侧射出,则电容器的电压应满足什么条件?
(3)在地面上建立如图坐标系,当U=
qB 2L 2
32m
时,在图乙中画出这些粒子落地时在这个坐标系中
的痕迹(要求写出计算说明的过程并大致标明痕迹的位置).

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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

选做题:请从A、B和C三小题中选定两小题作答,如都作答,则按A、B两小题评分.
A.(选修模块33)
(1)下列说法正确的是
 

A.当两个分子间的分子势能增大时,分子间作用力一定减小
B.大量分子的集体行为是不规则的,带有偶然性
C.晶体和非晶体在一定的条件下可以转化
D.人类利用能源时,是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能
(2)一定质量的理想气体,体积由V1压缩至V2,第一次是经过一个等温过程,最终气体压强是p1、气体内能是E1;第二次是经过一个等压过程,最终气体压强是p2、气体内能是E2;则p1
 
p2,E1
 
E2.(填“>”“=”或“<”)
(3)当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,油酸分子就立在水面上,形成单分子层油膜,现有按酒精与油酸的体积比为m:n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个装有约2cm深水的浅盘,一支滴管,一个量筒.现用滴管从量筒中取V体积的溶液,让其自由滴出,全部滴完共为N滴.
①用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘,待油酸薄膜稳定后,将薄膜轮廓描绘在坐标纸上,如图甲所示.(已知坐标纸上每个小方格面积为S,求油膜面积时,半个以上方格面积记为S,不足半个舍去)则油膜面积为
 

②求出估算油酸分子直径的表达式.
B.(选修模块34)
(1)下列说法正确的是
 

A.测定某恒星特定元素发出光的频率,对比地球上该元素的发光频率,可以推算该恒星远离地球的速度
B.无线电波没有偏振现象
C.红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
D.在一个确定的参考系中观测,运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关
(2)在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中,摆的振幅不要太大,摆线要细些、伸缩性要小,线的长度要尽量
 
(填“长些”或“短些”).悬点要固定,摆长是悬点到
 
的距离.
(3)如图乙,为一圆柱中空玻璃管,管内径为R1,外径为R2,R2=2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管,为保证在内壁处光不会进入中空部分,问入射角i应满足什么条件?
C.(选修模块35)
(1)存在下列事实:①一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子;②一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子;③一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子;④原子核发生变化时,只发射一些特定频率的γ光子.关于上述事实下列说法正确的是(电子质量me,光在真空中速度为c,普朗克常量为h)
 

A.事实①表明,微观世界中的相互作用,只要符合能量守恒的事件就一定能发生
B.事实②说明,动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律
C.事实③中,由于外界重核的参与,系统动量不守恒,而γ光子的频率需满足ν≥
mec2
h

D.事实④中表明,原子核的能级也是不连续的
(2)
 
232
90
Th
本身不是易裂变材料,但是一种增殖材料,它能够吸收慢中子变成
 
233
90
Th
,然后经过
 
 
衰变转变为易裂变材料铀的同位素
 
233
92
U

(3)如图丙为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系,当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时,对应图线与横轴的交点U1=-2.37V.(普朗克常量h=6.63×10-34 J?s,电子电量e=1.6×10-19 C)(以下计算结果保留两位有效数字) 
①求阴极K发生光电效应的极限频率.
②当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时,测得饱和电流为0.32μA,求阴极K单位时间发射的光电子数.精英家教网

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科目:高中物理 来源:全国各地重点中学联考、高考物理模拟试卷压轴题精选一百道 题型:038

如图甲所示,两个足够长且电阻不计的光滑金属轨道,间距L=1 m,在左端斜轨道部分高h=1.25 m处放置一金属杆a,斜轨道与平直轨道区域以光滑圆弧连接,在平直轨道右端放置另一金属杆b,杆a、b的电阻分别为Ra=2 Ω、Rb=4 Ω.在平面轨道区域有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=2 T,现杆b以初速度v0=5 m/s开始向左滑动,同时由静止释放杆a.从a下滑到水平轨道时开始计时,a、b杆运动的速度-时间图象如图乙所示.其中ma=2 kg,mb=1 kg,g=10 m/s2,以a的运动方向为正.求:

(1)当杆a在水平轨道上的速度为3 m/s时,杆b的加速度为多少?

(2)在整个运动过程中杆b上产生的焦耳热.

(3)杆a在斜轨道上运动的时间内杆b向左移动的距离.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图甲所示,高h、长的光滑绝缘正方形台面上加有一竖直向下、磁感应强度B的匀强磁场.在台面右侧接着一个与内侧边线对齐、每板宽为dd)的平行板电容器(电容器有光滑绝缘的底部),右板接电源的正极,左板接电源负极,现有质量为m、电量为+q的一群粒子(视为质点)从靠近右板在底部由静止释放,通过左板的小孔进入磁场,不计一切阻力,重力加速度取g.求:

(1)若取电容器的电压为U,求这些带电粒子在磁场中运动的半径;

(2)若要求这些粒子都从台面右侧射出,则电容器的电压应满足什么条件?

(3)在地面上建立如图坐标系,当时,在图乙中画出这些粒子落地时在这个坐标系中

的痕迹(要求写出计算说明的过程并大致标明痕迹的位置)。

 


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