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如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距離L=0.2m，電阻R1=0.4，導軌上靜止放置一質量m=0.1kg，電阻R2=0.1的金屬桿ab，導軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應強度B1=0.5T的勻強磁場中，磁場的方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿ab，使之由靜止開始運動，最終以8m/s的速度做勻速直線運動。若此時閉合開關S，釋放的粒子經加速電場C加速從a孔對著圓心O進入半徑r=的固定圓筒中（筒壁上的小孔a只能容一個粒子通過），圓筒內有垂直水平面向下的磁感應強度為B2的勻強磁場，粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞均無電荷遷移，也無機械能損失。（粒子質量m≈6.4×10-23kg，電荷量q=3.2×10-19C）。求：

  

（1）ab桿做勻速直線運動過程中，外力F的功率；

（2）射線源Q是釷核發(fā)生衰變生成鐳核

并粒出一個粒子，完成下列釷核的衰變方程     ；

（3）若粒子與圓筒壁碰撞5次后恰又從a孔背離圓心射出，忽略粒子進入加速電場的初速度，求磁感應強度B2。

（1）P=1.28W（2）（3）


解析:

   （1）當ab桿勻速運動時，   ①   1分

          ②  1分

          ③  1分

          ④   1分

          ⑤   1分

       聯(lián)立求解①—⑤得

      

將已知條件代入上式得P=1.28W   1分

   （2）   （3分）

   （3）此時回路電流強度為   1分

      

加速電場的電壓為   1分

       根據(jù)動能定理：
 
      

      

由題意知：粒子與圓筒壁碰撞5次后從a孔離開磁場，

       由幾何關系求得

      

軌跡半徑   1分

      

又   2分

      

故   2分

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導軌上靜止放置一質量為m=0.1kg、電阻r=0.1Ω的金屬桿，導軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下，現(xiàn)用一個外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止起做勻加速運動并開始計時，若5s末理想電壓表的讀數(shù)為0.2V．求
（1）5s末時電阻R上消耗的電功率
（2）金屬桿在5s末的運動速度
（3）5s末時外力F的功率．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，光滑且足夠長的平行導軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L=0.2m，電阻R1=0.4Ω，導軌上靜止放置一質量m=0.1kg，電阻R2=0.1Ω的金屬桿，導軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應強度B1=0.5T的勻強磁場中，磁場的方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始做勻加速運動并開始計時，若5s末桿的速度為2.5m/s，求：
（1）5s末電阻R1上消耗的電功率．
（2）5s末外力F的功率
（3）若桿最終以8m/s的速度做勻速運動，此時閉合電鍵S，α射線源A釋放的α粒子經加速電場C加速后從  a 孔對著圓心0進入半徑r=
3
m   的固定圓筒中，（筒壁上的小孔  a 只能容一個粒子通過）圓筒內有垂直水平面向下的磁感應強度為B2的勻強磁場．α粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞均無電荷遷移，也無機械能損失，粒子與圓筒壁碰撞5次后恰又從a  孔背離圓心射出，忽略α粒子進入加速電場的初速度，α粒子 質量mα=6.6×10-27kg，電荷量qα=3.2×10-19C，則磁感應強度B2多大？若不計碰撞時間，粒子在圓筒內運動的總時間多大？（不計粒子之間的相互作用）（開根號時，
6.4
6.6
可取1）

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距離L=0.2m，電阻R1=0.4Ω，導軌上靜止放置一質量m=0.1kg，電阻R2=0.1Ω的金屬桿ab，導軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應強度B1=0.5T的勻強磁場中，磁場的方向豎直向下，現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿ab，使之由靜止開始運動，最終以8m/s的速度做勻速直線運動．若此時閉合開關S，釋放的α粒子經加速電場C加速從a孔對著圓心O進入半徑r=
3
m的固定圓筒中（筒壁上的小孔a只能容一個粒子通過），圓筒內有垂直水平面向下的磁感應強度為B2的勻強磁場，α粒子每次與筒壁發(fā)生碰撞均無電荷遷移，也無機械能損失．（α粒子質量m≈6.4×10-23kg，電荷量q=3.2×10-19C）．求：
（1）ab桿做勻速直線運動過程中，外力F的功率；
（2）α射線源Q是釷核
 
294
63
Th發(fā)生衰變生成鐳核
 
295
56
Ha并粒出一個α粒子，完成下列釷核的衰變方程
 
256
60
Th→
 
258
58
Ra+
 
；
（3）若α粒子與圓筒壁碰撞5次后恰又從a孔背離圓心射出，忽略α粒子進入加速電場的初速度，求磁感應強度B2．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌和固定在同一水平面上，兩導軌間距，電阻，導軌上靜止放置一質量、電阻的金屬桿，導軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應強度的勻強磁場中，磁場的方向豎直向下，現(xiàn)用一外力沿水平方向拉桿，使之由靜止起做勻加速運動并開始計時，若5s末理想電壓表的讀數(shù)為0.2V.求：

（1）5s末時電阻上消耗的電功率；

（2）金屬桿在5s末的運動速率；

（3）5s末時外力的功率.

  

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