题目内容

(2009?丰台区模拟)如图所示,MN表示真空室中垂直于纸面放置的感光板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B;另一侧有一个匀强电强,电场方向平行于纸面向下,电场两极板间的电势差为U.一个电荷量为q、质量为m的带电粒子在电场一极板附近由静止释放,被电场直线加速,从感光板MN上的狭缝O处垂直射入磁场区域,最后到达感光板上的P点.不计带电粒子受到的重力.求:
(1)带电粒子垂直射入磁场区域时的速率v;
(2)P、O两点间的距离为l.
(3)如果要使得带电粒子到达感光板MN的P点距O点的距离增大,有哪些可行的方法?
分析:(1)根据动能定理与运动学公式,即可求解;
(2)根据牛顿第二定律与几何关系,即可求解;
(3)根据洛伦兹力提供向心力,可得运动轨迹的半径表达式,从而求解.
解答:解:(1)带电粒子在电场中直线加速,电场力做功,动能增加,
由动能定理可知,
qU=
1
2
mv2
,
带电粒子垂直射入磁场区域时的速率为
v=
2qU
m

(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
由牛顿第二定律,则有qvB=m
v2
R
,
几何关系,l=2R
解得P、O两点间的距离l=
2
B
2mU
q

(3)根据题意可知,若增大轨迹半径,可增大速率.由公式r=
mv
Bq
,得可增大加速电压,从而提高速率.或降低磁场,则可增大半径.
因此增大加速电场的电势差,或减小匀强磁场的磁感应强度,都可以带电粒子到达感光板MN的P点距O点的距离增大.
答:(1)带电粒子垂直射入磁场区域时的速率为v=
2qU
m
;
(2)P、O两点间的距离为l=
2
B
2mU
q
.
(3)如果要使得带电粒子到达感光板MN的P点距O点的距离增大,可行的方法:增大加速电场的电势差,或减小匀强磁场的磁感应强度.
点评:考查动能定理、运动学公式与牛顿第二定律等规律,掌握几何关系在题中的应用,理解做匀速圆周运动的向心力的来源.
练习册系列答案
相关题目
(2009?丰台区一模)(1)在《验证机械能守恒定律》的实验中,已知重锤的质量为m,使用的交流电的频率为f.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点进行测量并通过计算,就可以验证机械能守恒定律.
①如图1所示,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,用以上给出的已知量写出C点速度的表达式为υc=
(s1+s2)f
4
(s1+s2)f
4
,打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤的重力势能的减少量为
mg(s0+s1)
mg(s0+s1)
,动能的增加量为
m(s1+s2)2f2
32
m(s1+s2)2f2
32
.
②某同学上交的实验报告显示,重锤增加的动能略大于重锤减小的重力势能,则出现这一问题的原因可能是
BC
BC
.(填字母)
A.重锤的质量测量错误
B.该同学自编了实验数据
C.该同学实验操作时先释放纸带,后接通电源
D.重锤下落时受到的阻力过大

(2)有一根很细的均匀空心金属管,管长约50cm、电阻约为10Ω,现需测定它的内径d,但因其内径较小,无法用游标卡尺直接测量.已知这种金属的电阻率为ρ.实验室中可以提供下列器材:
A.厘米刻度尺;   B.毫米刻度尺;
C.螺旋测微器;   D.电流表(量程300mA,内阻约lΩ);
E.电流表(量程3A,内阻约0.lΩ)”;   F.电压表(量程3V,内阻约6kΩ);
G.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定电流0.5A);
H.滑动变阻器(最大阻值5Ω,额定电流2A);
L.蓄电池(电动势6V,内阻0.05Ω);J.开关一个及带夹子的导线若干.
请设计一个实验方案,要求实验误差小,便于调节.回答下列问题:
①实验中应测物理量的名称及符号是
金属管的长度L、外径D、加在管两端的电压U、通过管的电流强度I.
金属管的长度L、外径D、加在管两端的电压U、通过管的电流强度I.
;
②应选用的实验器材有
B、C、D、F、H、I、J
B、C、D、F、H、I、J
;(填字母)
③在图2所示的方框中画出实验电路图;
④按照你设计的电路图将图2中所示仪器连成实验电路;
⑤用测得的物理量和已知量写出计算金属管内径d的表达式为d=
d=
D2-
4ρLI
πU
d=
D2-
4ρLI
πU
.

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网