如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L＝0.2 m，電阻R1＝0.4 Ω，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻R2＝0.1 Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應(yīng)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，使之由靜止開始運動，最終以8 m/s的速度作勻速直線運動．若此時閉合開關(guān)S，釋放的α粒子經(jīng)加速電場C加速后從a孔對著圓心O進入半徑r＝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(nèi)有垂直水平面向下的磁感應(yīng)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(zhì)量mα≈6.4×10－27 kg，電荷量qα＝3.2×10－19 C)．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是釷核發(fā)生衰變生成鐳核并放出一個α粒子，完成下列釷核的衰變方程＋________；

(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(yīng)強度B2．

答案：
解析：

　　解：(1)當ab桿勻速運動時，F外＝FB　①　(1分)

　　FB＝BIL�、凇�(1分)

　　　③　(1分)

　　E＝BLv�、堋�(1分)

　　P＝F外v�、荨�(1分)

　　聯(lián)立①～⑤得�、蕖�(1分)

　　將已知條件代入上式得P＝1.28 W　(1分)

　　(2)　(3分)

　　(3)此時回路電流強度為A＝1. 6A　(1分)

　　加速電場的電壓為U＝IR1＝1.6×0.4 V＝0.64 V　(1分)

　　根據(jù)動能定理：＝　(1分)

　　α粒子從a孔進入磁場的速度v＝

　　＝

　�。�8.0×103 m/s　(2分)

　　由題意知：α粒子與圓筒壁碰撞5次后從a孔離開磁場，由幾何關(guān)系求得∠dOb＝60°，

　　軌跡半徑＝＝1.0 m　(1分)

　　又∵　(2分)

　　故：＝T＝1.6×10－4 T　(2分)


練習冊系列答案
相關(guān)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(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m，電阻R=0.4Ω，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量為m=0.1kg、電阻r=0.1Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應(yīng)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(wǎng)如圖所示，光滑且足夠長的平行導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.2m，電阻R1=0.4Ω，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量m=0.1kg，電阻R2=0.1Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應(yīng)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(jīng)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(nèi)有垂直水平面向下的磁感應(yīng)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(zhì)量mα=6.6×10-27kg，電荷量qα=3.2×10-19C，則磁感應(yīng)強度B2多大？若不計碰撞時間，粒子在圓筒內(nèi)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(wǎng)如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距離L=0.2m，電阻R1=0.4Ω，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量m=0.1kg，電阻R2=0.1Ω的金屬桿ab，導(dǎo)軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應(yīng)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(guān)S，釋放的α粒子經(jīng)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(nèi)有垂直水平面向下的磁感應(yīng)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(zhì)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(yīng)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(dǎo)軌和固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距，電阻，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量、電阻的金屬桿，導(dǎo)軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應(yīng)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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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(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距離L=0.2m，電阻R1=0.4，導(dǎo)軌上靜止放置一質(zhì)量m=0.1kg，電阻R2=0.1的金屬桿ab，導(dǎo)軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應(yīng)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(guān)S，釋放的粒子經(jīng)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(nèi)有垂直水平面向下的磁感應(yīng)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(zhì)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(yīng)強度B2。

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