坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一點(diǎn)狀的放射源，它向xOy平面內(nèi)的x軸上方各個(gè)方向發(fā)射α粒子，α粒子的速度大小都是v0，在0＜y＜d的區(qū)域內(nèi)分布有指向y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為，其中q與m分別為α粒子的電荷量和質(zhì)量；在d＜y＜2d的區(qū)域內(nèi)分布有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．a(chǎn)b為一塊很大的平面感光板，放置于y＝2d處，如圖所示．觀察發(fā)現(xiàn)此時(shí)恰無(wú)粒子打到ab板上．(不考慮α粒子的重力)

(1)求α粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能；
(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
(3)將ab板平移到什么位置時(shí)所有粒子均能打到板上？并求出此時(shí)ab板上被α粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度．

（1）；（2）；（3）； (3)；

解析試題分析：（1）根據(jù)動(dòng)能定理：Eqd＝mv2－mv，則末動(dòng)能為Ek＝mv2＝Eqd＋mv＝2mv.
（2）根據(jù)（1）中結(jié)果可知v＝2v0，對(duì)于沿x軸正方向射出的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與x軸正方向夾角θ＝，其在電場(chǎng)中沿x軸方向的位移x1＝v0t＝.該粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)幾何知識(shí)可知：若該粒子不能打到ab板上，則所有粒子均不能打到ab板上，因此該粒子軌跡必與ab板相切，其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑滿(mǎn)足關(guān)系式d＝r＋rcos 60°，則r＝d，又根據(jù)洛倫茲力提供向心力Bqv＝，可得

（3）根據(jù)幾何知識(shí)可知，沿x軸負(fù)方向射出的粒子若能打到ab板上，則所有粒子均能打到ab板上．其臨界情況就是此粒子軌跡恰好與ab板相切．

由圖可知此時(shí)磁場(chǎng)寬度應(yīng)為原來(lái)的，即當(dāng)ab板位于y＝d的位置時(shí)，恰好所有粒子均能打到板上，且ab板上被打中區(qū)域的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝2x1＋r＝.
考點(diǎn)： 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

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：填空題

（4分） 如圖所示，木箱高為L(zhǎng)，其底部有一個(gè)小物體Q(可視為質(zhì)點(diǎn))，現(xiàn)用力豎直向上拉木箱，使木箱由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)．若保持拉力的功率不變，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，木箱達(dá)到最大速度，這時(shí)讓木箱突然停止，小物體會(huì)繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，且恰能到達(dá)木箱頂端．已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，則木箱的最大速度為       ．時(shí)間t內(nèi)木箱上升的高度為       ．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（13分）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線(xiàn)框abcd，質(zhì)量為m、電阻為R，垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹镠（H>L），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B. 線(xiàn)框豎直上拋，線(xiàn)框ab邊向上離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速率是進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速率的一半，線(xiàn)框離開(kāi)磁場(chǎng)后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場(chǎng)．不計(jì)空氣阻力，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)框不轉(zhuǎn)動(dòng).求線(xiàn)框向上

（1）ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速率；
（2）通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)程中安培力所做的功；
（3）完全進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中所通過(guò)橫截面的電荷量．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，質(zhì)量的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），在F=60N的水平拉力作用下從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后撤去拉力F，當(dāng)滑塊由平臺(tái)邊緣B點(diǎn)飛出后，恰能從水平地面上的C點(diǎn)沿切線(xiàn)方向落入豎直圓弧軌道CDE，并從軌道邊緣E點(diǎn)豎直向上飛出，經(jīng)過(guò)0.4 s后落回E點(diǎn)。已知AB間的距離L="2.3" m，滑塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)，平臺(tái)離地高度，B、C兩點(diǎn)間水平距離s="1.2" m，圓弧軌道半徑R=1.0m。重力加速度g取10 m／s2，不計(jì)空氣阻力。求：

（1）滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小；
（2）滑塊在平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)時(shí)受水平拉力F作用的時(shí)間；
（3）分析滑塊能否再次經(jīng)過(guò)C點(diǎn)。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，光滑水平面上靜止放置質(zhì)量M = 2kg，長(zhǎng)L = 0.84m的長(zhǎng)木板C；離板左端S = 0.12m處?kù)o止放置質(zhì)量mA =1kg的小物塊A，A與C間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ = 0.4；在板右端靜止放置質(zhì)量mB = 1kg的小物塊B，B與C間的摩擦忽略不計(jì)．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)，g = 10m/s2．現(xiàn)在木板上加一水平向右的力F，問(wèn)：
（1）當(dāng)F = 9N時(shí)，小物塊A的加速度為多大？
（2）若F足夠大，則A與B碰撞之前運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間是多少？
（3）若在A與B發(fā)生彈性碰撞時(shí)撤去力F，A最終能滑出C，則F的取值范圍是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（10分）質(zhì)量ｍ=5kg的物體靜止于粗糙水平地面上，現(xiàn)對(duì)物體施以水平方向的恒定拉力F，1s末將拉力撤去，物體運(yùn)動(dòng)的v—t圖象，如圖所示，取g="10" m/s2　求：
（1）物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；
（2）在0-3s 內(nèi)物體克服摩擦力做的功；
（3）拉力F在0-1s內(nèi)做功的平均功率。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（20分）如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)且平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面成α=53°角，導(dǎo)軌間接一阻值為3Ω的電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。在兩平行虛線(xiàn)間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為d="0." 5m。導(dǎo)體棒a的質(zhì)量為m1=0.1kg、電阻為R1=6Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為m2=0.2kg、電阻為R2=3Ω，它們分別垂直導(dǎo)軌放置并始終與導(dǎo)軌接觸良好�，F(xiàn)從圖中的M、N處同時(shí)將a、b由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中它們都能勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，且當(dāng)a剛出磁場(chǎng)時(shí)b正好進(jìn)入磁場(chǎng)。（sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g取10m/s2，a、b電流間的相互作用不計(jì)），求：

（1）在b穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中a、b兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的熱量之比；
（2）在a、b兩導(dǎo)體棒穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的整個(gè)過(guò)程中，裝置上產(chǎn)生的熱量；
（3）M、N兩點(diǎn)之間的距離。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，在豎直放置的光滑半圓弧絕緣細(xì)管的圓心O處固定一點(diǎn)電荷，將質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)A由靜止釋放，小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí)，對(duì)管壁恰好無(wú)壓力，求：
（1）則固定于圓心處的點(diǎn)電荷在A B弧中點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小
（2）若把O處固定的點(diǎn)電荷拿走，加上一個(gè)豎直向下場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電小球仍從A點(diǎn)由靜止釋放，下滑到最低點(diǎn)B時(shí)，小球?qū)Νh(huán)的壓力多大?

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(11分)光滑水平面上放有如圖所示的用絕緣材料制成的“┙”型滑板（平面部分足夠長(zhǎng)），滑板的質(zhì)量為4m。距離滑板的右壁A為L(zhǎng)1的B處放有一質(zhì)量為m、電量為+q(q>0)的小物體（可視為質(zhì)點(diǎn)），小物體與板面之間的摩擦可忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于場(chǎng)強(qiáng)為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。開(kāi)始時(shí)，滑板與小物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，某時(shí)刻釋放小物體，求：

（1）小物體第一次跟滑板的A壁碰撞前瞬間的速度v1多大;
（2）若小物體與A壁碰撞時(shí)間極短，且碰撞過(guò)程沒(méi)有機(jī)械能損失，則
a.小物體第二次即將跟A壁碰撞瞬間，滑板的速度v和小物體的速度v2分別為多大;
b.從開(kāi)始釋放小物體到它即將第二次跟A壁碰撞的過(guò)程中，整個(gè)裝置的電勢(shì)能減少了多少.

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同步練習(xí)冊(cè)答案