(原創(chuàng))如圖所示,傾斜擋板NM上的一個小孔KNM與水平擋板NP成60°角,KN間的距離�,F(xiàn)有質(zhì)量為m,電荷量為q的正電粒子組成的粒子束,垂直于傾斜擋板NM,以速度v0不斷射入,不計粒子所受的重力。  

(1)若在NMNP兩檔板所夾的區(qū)域內(nèi)存在一個垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,NMNP為磁場邊界。粒子恰能垂直于水平擋板NP射出,求勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。

(2)若在NMNP兩檔板所夾的區(qū)域內(nèi),某一部分區(qū)域存在與(1)中大小相等方向相反的勻強(qiáng)磁場。從小孔K飛入的這些粒子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后也能垂直打到水平擋板NP上(之前與擋板沒有碰撞),求粒子在該磁場中運(yùn)動的時間。  

(3)若在(2)問中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知,從小孔K飛入的這些粒子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后能垂直打到水平擋板NP上(之前與擋板沒有碰撞),求該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值。

(22分)答案:(1)粒子在磁場中作圓弧運(yùn)動,由運(yùn)動軌跡得

        ………(4分)    而

所以 ………(4分)

(2)如圖所示,粒子垂直MN板從K點(diǎn)入射后做勻速直線運(yùn)動從D點(diǎn)開始進(jìn)入磁場,進(jìn)入磁場后,根據(jù)左手定則,所受的洛倫茲力斜向上,要使粒子能垂直打到水平擋板NP,則粒子需偏轉(zhuǎn)3000后從E射出(傾斜虛線可視為磁場的直線邊界),做勻速直線運(yùn)動垂直打到NP。

粒子在磁場中運(yùn)動的周期為

   ………(4分)    ………(4分)

(3)要使B最小,則要半徑r最大,臨界情況是粒子圓周運(yùn)動的軌跡恰好跟兩擋板相切,如圖所示。

根據(jù)對稱性圓周運(yùn)動的圓心C、交點(diǎn)G位于∠MNP的角平分線上,則由幾何關(guān)系可得:

CDKF是邊長為r的正方形。則在三角形NCF中,有  

可得………(3分)

………(3分)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:2015屆重慶市高二上學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題

(原創(chuàng))如圖所示,兩個折成直角的金屬薄板圍成足夠大的正方形abcd,加上電壓,忽略邊緣及轉(zhuǎn)角處對電場分布的影響,正方形內(nèi)部處處可視為方向由a指向c的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出),同時在內(nèi)部加方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)在有一個帶負(fù)電、重力不計的粒子以v0(v00)分別從圖示三個方向開始運(yùn)動,則

A.只要v0大小合適,可以沿1(ac方向)軌跡直線運(yùn)動;

B.無論v0多大,都不能沿2(平行dc方向)軌跡直線運(yùn)動;

C.只要v0大小合適,可以沿3(db方向)軌跡直線運(yùn)動;

D.只能沿3軌跡加速直線運(yùn)動

 

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科目:高中物理 來源:2013-2013學(xué)年重慶市高一下學(xué)期期末考試物理試卷(解析版) 題型:計算題

(原創(chuàng))如圖所示,粗糙程度均勻的固定絕緣平板下方O點(diǎn)有一電荷量為+Q的固定點(diǎn)電荷。一質(zhì)量為m,電荷量為-q的小滑塊以初速度v0從P點(diǎn)沖上平板,到達(dá)K點(diǎn)時速度恰好為零。已知O、P相距L,連線水平,與平板夾角為。O、P、K三點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)且O、K相距也為L,重力加速度為g,靜電力常量為k,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,小滑塊初速度滿足條件。

(1)若小滑塊剛沖上P點(diǎn)瞬間加速度為零,求小滑塊與平板間滑動摩擦系數(shù);

(2)求從P點(diǎn)沖到K點(diǎn)的過程中,摩擦力對小滑塊做的功;

(3)滿足(1)的情況下,小滑塊到K點(diǎn)后能否向下滑動?若能,給出理由并求出其滑到P點(diǎn)時的速度;若不能,給出理由并求出其在K點(diǎn)受到的靜摩擦力大小。

 

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科目:高中物理 來源:2013-2013學(xué)年重慶市高一下學(xué)期期末考試物理試卷(解析版) 題型:計算題

(原創(chuàng))如圖所示,小車連同其固定支架的總質(zhì)量為M=3m,支架右端通過長為L的不可伸長的輕繩懸掛一質(zhì)量為m的小球,輕繩可繞結(jié)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,車和小球整體以速度向右勻速行駛。突然,小車因撞到正前方固定障礙物,速度立即變?yōu)榱�,小球以v0為初速度開始在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。當(dāng)小球第一次到達(dá)最高點(diǎn)時,地面對車的支持力恰好為零。已知在此過程中,小車一直未動,重力加速度為g。求:

(1)小車與障礙物碰撞后瞬間,輕繩上的拉力大�。�

(2)小球第一次到最高點(diǎn)時的速度大��;

(3)小球從最低點(diǎn)到第一次到達(dá)最高點(diǎn)過程中,克服空氣阻力做的功。

 

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科目:高中物理 來源: 題型:

(原創(chuàng))如圖所示,直角三棱鏡ABC的一個側(cè)面BC緊貼在平面鏡上,∠BAC=,從點(diǎn)光源S發(fā)出的一細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上,適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向,當(dāng)SOACα角時,其折射光與鏡面發(fā)生一次反射,從AC面射出后恰好與SO重合,則 �。ā  。�

    A.此棱鏡的折射率為

    B.此棱鏡的折射率為

    C.增大α角,光線有可能因在AC面上發(fā)生全反射無法進(jìn)入棱鏡

    D.減小α角,光線有可能因在AC面上發(fā)生全反射無法進(jìn)入棱鏡

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