【題目】如圖所示,在平行板電容器的兩板之間,存在相互垂直的勻強磁場和勻強電場,磁感應(yīng)強度B1=0.40T,方向垂直紙面向里,電場強度E=2.0×105V/m,PQ為板間中線.緊靠平行板右側(cè)邊緣xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi),有垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B2=0.25T,磁場邊界AO和y軸夾角∠AOy=45°.一束帶電荷量q=8.0×10-19C的同位素(電荷數(shù)相同,質(zhì)量數(shù)不同)正離子從P點射入平行板間,沿中線PQ做直線運動,穿出平行板后從y軸上坐標(biāo)為(0,0.2m)的Q點垂直y軸射入磁場區(qū)域,離子通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角在45°~90°之間,不計離子重力,求:

(1)離子運動的速度為多大?

(2)求離子的質(zhì)量范圍;

(3)若只改變AOy區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小,使離子都不能打到x軸上,磁感應(yīng)強度B2′大小應(yīng)滿足什么條件?(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

【答案】(1)5.0×105m/s (2)4.0×10-26kg≤m≤8.0×10-26kg (3)B2′≥0.60T

【解析】(1)設(shè)正離子的速度為v,由于沿中線運動,則有

qE=qvB1

代入數(shù)據(jù)解得v=5.0×105m/s

(2)

設(shè)離子的質(zhì)量為m,如圖甲所示,當(dāng)通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角為45°時,由幾何關(guān)系可知運動半徑:r1=0.2m

當(dāng)通過x軸時的速度方向與x軸正方向夾角為90°時,由幾何關(guān)系可知運動半徑:r2=0.1m

由牛頓第二定律有:qvB2=m

由于r2≤r≤r1

代入數(shù)據(jù)解得:4.0×10-26kg≤m≤8.0×10-26kg

(3)

如圖乙所示,由幾何關(guān)系可知使離子不能打到x軸上的最大半徑:

r3m

設(shè)使離子都不能打到x軸上,最小的磁感應(yīng)強度大小為B0,則

qvB0=m

代入數(shù)據(jù)解得:B0T≈0.60T

則B2′≥0.60T

練習(xí)冊系列答案
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【題目】(多選)如圖所示,帶等量異種電荷的平行金屬板a、b處于勻強磁場中,磁場方向垂直紙面向里.不計重力的帶電粒子沿OO′方向從左側(cè)垂直于電磁場入射,從右側(cè)射出a、b板間區(qū)域時動能比入射時小;要使粒子射出a、b板間區(qū)域時的動能比入射時大,可采用的措施是( )

A.適當(dāng)減小兩金屬板的正對面積

B.適當(dāng)增大兩金屬板間的距離

C.適當(dāng)減小勻強磁場的磁感應(yīng)強度

D.使帶電粒子的電性相反

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【題目】對于接入電路的燈泡來說,亮度大的燈泡一定是(

A. 流過的電流大的 B. 電阻大的 C. 消耗功率大的 D. 加在兩端電壓高的

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【題目】利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件,廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域.如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應(yīng)強度B垂直于霍爾元件的工作面向下,通入圖示方向的電流I,C、D兩側(cè)面會形成電勢差UCD,下列說法中正確的是( )

A.電勢差UCD僅與材料有關(guān)

B.若霍爾元件的載流子是自由電子,則電勢差UCD<0

C.僅增大磁感應(yīng)強度時,電勢差UCD變大

D.在測定地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應(yīng)保持水平

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,圓形區(qū)域右側(cè)有一豎直感光板,圓弧頂點P有一速率為v0的帶正電的粒子平行于紙面進入磁場,已知粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,粒子重力不計.

(1)若粒子對準(zhǔn)圓心射入,求它在磁場中運動的時間;

(2)若粒子對準(zhǔn)圓心射入,且速率為,求它打到感光板上時速度的垂直分量;

(3)若粒子以速率v0P點以任意角射入,試證明它離開磁場后均垂直打在感光板上.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況,圖中的實線表示波峰,虛線表示波谷.設(shè)兩列波的振幅均為5 cm,且圖示的范圍內(nèi)振幅不變,波速和波長分別為1 m/s0.5 mC點是BE連線的中點,下列說法中正確的是(   )

A. C、E兩點都保持靜止不動

B. 圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20 cm

C. 圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面上運動

D. 從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s,B點通過的路程為20 cm

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是 ( )

A. 關(guān)于天體運動的日心說、地心說都是正確的

B. 地球是宇宙的中心、太陽、月亮及其他行星卻繞地球轉(zhuǎn)動

C. 地球是一顆繞太陽運動的行星

D. 太陽是靜止不動的,地球和其他行星都在繞太陽轉(zhuǎn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】首次用實驗發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)存在的物理學(xué)家是( 。

A. 法拉第 B. 奧斯特 C. 安培 D. 赫茲

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【題目】蕩秋千是一種常見的休閑娛樂活動,也是我國民族運動會上的一個比賽項目.若秋千繩的長度約為2m,蕩到最高點時,秋千繩與豎直方向成60°角,如圖所示.人在從最高點到最低點的運動過程中,以下說法正確的是( )

A.最低點的速度大約為5m/s

B.在最低點時的加速度為零

C.合外力做的功等于增加的動能

D.重力做功的功率逐漸增加

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