题目内容
（18分）如图为某同学设计的速度选择装置，两根足够长的光滑导轨
/和
间距为L与水平方向成
角，上端接滑动变阻器R，匀强磁场
垂直导轨向上，金属棒ab质量为
垂直横跨在导轨上。滑动变阻器R两端连接水平放置的平行金属板，极板间距为d，板长为2d，匀强磁场B垂直纸面向内。粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子，粒子的质量为
，电荷量为q，ab棒的电阻为r，滑动变阻器的最大阻值为2r，其余部分电阻不计，不计粒子重力。
（1）ab棒静止未释放时，某种粒子恰好打在上极板中点P上，该粒子带何种电荷？该粒子的速度多大？
（2）调节变阻器使R=0.5r，然后释放ab棒，求ab棒的最大速度？
（3）当ab棒释放后达到最大速度时，若变阻器在
范围调节，总有粒子能匀速穿过平行金属板，求这些粒子的速度范围？
（1）粒子带正电荷，
（2）
（3）
解析试题分析：（1）由左手定则可知：该粒子带正电荷。
粒子在磁场中做圆周运动，设半径为
，速度为
，由几何关系有：
解得：
粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律：
解得：
（2）ab棒达到最大速度
时做匀速运动，受力如图，
则有：
①
此时棒产生的电动势为：
由闭合电路欧姆定律，回路电流为：
②
联立①②得：
（3）当ab棒达到最大速度时，设变阻器接入电路电阻为
，
由① 式得：
变阻器电压为：
③
极板电压也为U，粒子匀速运动速度为
，则有：
④
联立①③④得：
因，故粒子的速度范围为：
考点：本题考查了电磁感应定律、欧姆定律、带电粒子在磁场中的圆周运动、力的平衡。
练习册系列答案
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=1×l08 C/kg．初速度为v0=2×l05m/s的带正电粒子，忽略粒子重力、粒子间相互作用以及粒子在极板间飞行时极板间的电压变化．
（k为静电力常量）的正点电荷，点电荷产生的电场只存在于CD边界的右侧。今在M点释放一个质量为m、电量为-e的电子（重力不计）。求：
，在第Ⅲ、Ⅳ象限中，存在垂直于xOy平面方向的匀强磁场,如图所示,磁感应强度B1＝B，B2＝2B．带电粒子a、b分别从第Ⅰ、Ⅱ象限的P、Q两点（图中没有标出）由静止释放，结果两粒子同时分别进入匀强磁场B1、B2中，再经过时间t第一次经过y轴时恰在点M（0，－
l）处发生碰撞，碰撞时两粒子的速度在同一直线上，碰撞前带电粒子b的速度方向与y轴正方向成60°角，不计粒子重力和两粒子间相互作用．求：
中，在第二象限内有竖直放置的两平行金属板，其中右板开有小孔；在第一象限内存在内、外半径分别为
、R的半圆形区域，其圆心与小孔的连线与x轴平行，该区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里：在
区域内有电场强度为E的匀强电场，方向与x轴负方向的夹角为60°。一个质量为m，带电量为－q的粒子（不计重力），从左金属板由静止开始经过加速后，进入第一象限的匀强磁场。求
=50cm。导轨处在垂直纸面向里的磁感应强度B=5T的匀强磁场中。一根电阻r=0.1Ω的金属棒ab可紧贴导轨左右运动。两块平行的、相距d=10cm、长度L=20cm的水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接，图中跨接在两导轨间的电阻R=0.4Ω，其余电阻忽略不计。已知当金属棒ab不动时，质量m=10g、带电量
的小球以某一速度
沿金属板A和C的中线射入板间，恰能射出金属板（g取10m/s2）。求：