(12分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔S1、S2，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，電壓的大小為U0，周期為T0。在t=0時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為－q(q>0)的粒子由S1靜止釋放，粒子在電場力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在t=時(shí)刻通過S2垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)。(不計(jì)粒子重力，不考慮極板外的電場)

(1)求粒子到達(dá)S2時(shí)的速度大小v

(2)為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件；

(3)若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在t=T0時(shí)刻再次到達(dá)S1，而再次進(jìn)入電場被加速，求該過程中粒子在磁場內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

 

【答案】

（1）（2）B<（3）

【解析】

試題分析：（1）粒子由S1至S2的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得

             2分

           1分

(2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由牛頓第二定律得

               1分

要使粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)不與極板相撞，須滿足2R>           1分

得B<             1分

（3）設(shè)極板間距d、粒子在兩邊界之間無場區(qū)向左勻速運(yùn)動(dòng)的過程用時(shí)為t1，有d=vt1          1分

粒子由S1至S2的過程中，粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)有             1分

            1分

粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為             1分

設(shè)粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，由結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

            1分

由題意得T=t2

得                1分

考點(diǎn)：考查了動(dòng)能定理，牛頓第二定律，圓周運(yùn)動(dòng)，帶電粒子在電磁場中的綜合應(yīng)用，

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2008?濱州一模）（1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測量某一物體的寬度情況如圖甲所示，其讀數(shù)為
12.35
12.35
mm；

（2）用螺旋測微器測某一物體的長度情況如圖乙所示，其讀數(shù)為
5.545
5.545
mm．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（Ⅰ）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80m/s2
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①實(shí)驗(yàn)小組選出一條紙帶如圖乙所示，其中O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C為三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)A和B、B和C之間還各有一個(gè)點(diǎn)，測得h1=12.01cm，h2=19.15cm，h3=27.86cm．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通以50Hz的交流電．根據(jù)以上數(shù)據(jù)算出：當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打到B點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢能比開始下落時(shí)減少了
 
J；此時(shí)重錘的動(dòng)能比開始下落時(shí)增加了
 
 J，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以知道該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題是
 
．（重錘質(zhì)量m已知）
②在圖乙所示的紙帶基礎(chǔ)上，某同學(xué)又選取了多個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，并測出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到第一個(gè)點(diǎn)O的距離h，算出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度v，以h為橫軸，以v2/2為縱軸畫出的圖線應(yīng)是如下圖中的
 
．圖線的斜率表示
 
．
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（Ⅱ）碰撞的恢復(fù)系數(shù)的定義為e=
|v2-v1||v20-v10|
，其中v10和v20分別是碰撞前兩物體的速度，v1和v2分別是碰撞后物體的速度．彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)e=1，非彈性碰撞的e＜1．某同學(xué)借用驗(yàn)證動(dòng)力守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）驗(yàn)證彈性碰撞的恢復(fù)系數(shù)是否為1，實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2（它們之間的碰撞可近似視為彈性碰撞），且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．
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實(shí)驗(yàn)步驟如下：
安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，做好測量前的準(zhǔn)備，并記下重錘線所指的位置O．
第一步，不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上．重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的所落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．
第二步，把小球2 放在斜槽前端邊緣處C點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞．重復(fù)多次，并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后小球落點(diǎn)的平均位置．
第三步，用刻度尺分別測量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離，即線段OM、OP、ON的長度．
上述實(shí)驗(yàn)中，
①P點(diǎn)是
 
平均位置，
M點(diǎn)是
 
平均位置，
N點(diǎn)是
 
平均位置．
②請(qǐng)寫出本實(shí)驗(yàn)的原理
 
，寫出用測量量表示的恢復(fù)系數(shù)的表達(dá)式
 
．
③三個(gè)落地點(diǎn)距O點(diǎn)的距離OM、OP、ON與實(shí)驗(yàn)所用的小球質(zhì)量是否有關(guān)系？
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）①一個(gè)原、副線圈匝數(shù)比為10：1的理想變壓器，副線圈上接阻值為R=10Ω的電熱器，原線圈接在一交流電源上，它的電壓表達(dá)式為u=200cos314tV，則電熱器的發(fā)熱功率為
 
W．
②用游標(biāo)為10分度（測量值可準(zhǔn)確到0.1mm）的卡尺測量小球的直徑．某次測量的示數(shù)如圖所示，讀出小球直徑d的值為
 
mm．
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（2）用伏安法測量一個(gè)定值電阻的阻值，除待測電阻Rx（約lkΩ）以外，實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：
A．直流毫安表：量程0～5mA，內(nèi)阻約10Ω
B．直流毫安表：量程0～100mA，內(nèi)阻約0.5Ω
C．直流電壓表：量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ
D．滑動(dòng)變阻器：阻值范圍0～20Ω，允許最大電流為lA
E．直流電源：輸出電壓為6V，內(nèi)阻小計(jì)
F．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干條
要求測量精度盡可能高
①電流表應(yīng)選擇
 
（填器材前面的符號(hào)）：
②請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（3）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．某同學(xué)利用紙帶進(jìn)行研究：從點(diǎn)跡較密處選一個(gè)清晰點(diǎn)作為起始點(diǎn)0，然后依次取測量點(diǎn)l、2、3、4、5，再測量出各測量點(diǎn)到0點(diǎn)的距離hl、h2、h3、h4、h5，如圖乙所示．
已知實(shí)驗(yàn)時(shí)計(jì)時(shí)器所用交變電流的頻率為f，他利用正確的方法依次算出了各點(diǎn)的速度vi（i=l、2、3、4、5）．
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①該同學(xué)計(jì)算點(diǎn)4的速度的表達(dá)式是
 
．
②他依次算出了vi2的大 �。蝗缓笠詖i2為縱軸，hi（i=1、2、3、4、5）為橫軸建立坐標(biāo)系，依次標(biāo)出（hi，vi2），用平滑的曲線擬合這些點(diǎn)得到的圖象如圖丙所示，以下驗(yàn)證重物下落過程中機(jī)械能是雷守恒的方法，可行的是
 

A．任取圖線上的一點(diǎn)（hi，vi2），驗(yàn)證等式gh1=
1
2
v
2
i
是否成立．
B．在圖線上任取兩個(gè)點(diǎn)m、n，驗(yàn)證等式g(hm-hn)=
1
2
(
v
2
m
-
v
2
n
)是否成立
C．計(jì)算圖線的斜率，看斜率k是否等于重力加速度g
D．計(jì)算圖線的斜率，看斜率k是否等于重力加速度g的2倍．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）①甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在使用不同精度的游標(biāo)卡尺和螺旋測微器測量物體的長度時(shí)，分別測量的結(jié)果如下：
甲同學(xué)：使用游標(biāo)為50分度的卡尺，讀數(shù)為12.045cm
乙同學(xué)：使用游標(biāo)為10分度的卡尺，讀數(shù)為12.04cm
丙同學(xué)：使用游標(biāo)為20分度的卡尺，讀數(shù)為12.045cm
丁同學(xué)：使用精度為“0.01mm”的螺旋測微器，讀數(shù)為12.040mm
從這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出讀數(shù)肯定有錯(cuò)誤的是
甲
甲
同學(xué)．
②如圖甲所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，被測彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過定滑輪懸掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當(dāng)掛兩個(gè)鉤碼時(shí)，繩上一定點(diǎn)P對(duì)應(yīng)刻度如圖乙ab虛線所示，再增加一個(gè)鉤碼后，P點(diǎn)對(duì)應(yīng)刻度如圖乙cd虛線所示，已知每個(gè)鉤碼質(zhì)量為50g，重力加速度g=9.80m/s2，則被測彈簧的勁度系數(shù)為
70
70
N/m，掛三個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的形變量為
2.10
2.10
cm．

（2）為了確定一卷金屬漆包線的長度，可通過測定其電阻值和去掉漆層后金屬導(dǎo)線的直徑來實(shí)現(xiàn)．現(xiàn)僅有下列器材：
A、待測漆包線：電阻值RL在40～50Ω之間，其材料的電阻率ρ=1.7×10-8Ω?m；
B、毫安表mA：量程1mA，內(nèi)阻RA=50Ω；  C、電壓表V：量程6V，內(nèi)阻RV=4kΩ；
D、電源E：電動(dòng)勢約9V，內(nèi)阻不計(jì)；     E、滑動(dòng)變阻器R：阻值范圍0～10Ω；
F、螺旋測微器，開關(guān)S，導(dǎo)線若干．
①若這卷漆包線的電阻值為RL，金屬導(dǎo)線的直徑為d，金屬電阻率為ρ，則這卷漆包線的長度L=
πd2RL
4ρ
πd2RL
4ρ
（用RL、d、ρ表示）．
②為了盡可能準(zhǔn)確地測定RL，要求兩電表指針偏轉(zhuǎn)至少達(dá)到滿刻度的一半．同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下四種不同的電路，其中合理的是
C
C
．

③實(shí)驗(yàn)中測得d=0.200mm，按合理的接法測量時(shí)，毫安表和電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則毫安表的讀數(shù)為
0.60
0.60
 mA，電壓表的讀數(shù)
4.8
4.8
 V，可求得該卷漆包線的長度 L=
92
92
 m．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（本小題滿分6分）如圖甲所示是某同學(xué)探究小車的速度和加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，它將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，A、B兩問點(diǎn)的距離為12.50cm。用重物通過細(xì)線拉小車，讓小車做直線運(yùn)動(dòng)。

①若用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d=　　 cm．

②實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖中位置A由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間△t=2.28×10-2s，則小車經(jīng)過光電門時(shí)的速度為　　 m/s，小車的加速度為　　 m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。


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同步練習(xí)冊(cè)答案