【題目】如圖所示，內(nèi)圓半徑為r、外圓半徑為3r的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。圓環(huán)左側(cè)的平行板電容器兩板間電壓為U，靠近M板處?kù)o止釋放質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子，經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速后從N板小孔射出，并沿圓環(huán)直徑方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)離子的重力，忽略平行板外的電場(chǎng)。求：

(1)離子從N板小孔射出時(shí)的速率及在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；

(2)要使離子不進(jìn)入小圓區(qū)域，電壓U的取值范圍。

【答案】（1），；（2）U≤

【解析】

（1）設(shè)離子射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速率為v，由動(dòng)能定理得

解得

設(shè)離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，離子所受洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律可得

運(yùn)動(dòng)周期

聯(lián)立解得

離子從N板小孔射出時(shí)的速率為，及在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為。

（2）若離子恰好不進(jìn)入小圓區(qū)域，設(shè)離子與小圓相切時(shí)軌道半徑為R0，此時(shí)軌跡如圖所示

由幾何關(guān)系得

解得

R0＝4r

需滿足的條件為R≤R0，又

聯(lián)立解得

電壓U的取值范圍。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某物理學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路，除了測(cè)出電池組的電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r、定值電阻R的大小，還能測(cè)出滑動(dòng)變阻器R0（最大阻值為5Ω）取不同阻值消耗的功率。先通過(guò)控制開(kāi)關(guān)，測(cè)出定值電阻R和電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，具體步驟如下∶

(1)按照電路圖連接電路；

(2)先斷開(kāi)S1和S2，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到___（填“a”或“b”）端，再閉合開(kāi)關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑片位置得到多組U、I 數(shù)據(jù)，在圖乙所示U—I坐標(biāo)系中畫出一條圖線；

(3)然后閉合開(kāi)關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑片位置，得到多組U、I數(shù)據(jù)，在U—I坐標(biāo)系中畫出的另一條圖線是___（填“①”或“②”）；

(4)根據(jù)圖像數(shù)據(jù)計(jì)算出電阻R=___Ω；開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)時(shí)，當(dāng)電壓表示數(shù)為__V時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大；（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

(5)考慮到電表內(nèi)阻，電源電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值___填（“偏大”“偏小”或“不變”）。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】2019年3月10日0時(shí)28分，“長(zhǎng)征三號(hào)”乙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火起飛，成功將“中星6C”衛(wèi)星送入太空。“中星”是一顆用于廣播和通信的地球靜止軌道通信衛(wèi)星，可提供高質(zhì)量的話音、數(shù)據(jù)、廣播電視傳輸業(yè)務(wù)，服務(wù)壽命15年。已知地球半徑為，地球表面的重力加速度為，地球自轉(zhuǎn)周期為T，關(guān)于該衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行，下列說(shuō)法正確的是

A. 該衛(wèi)星發(fā)射升空過(guò)程中，可能處于超重狀態(tài)

B. 該衛(wèi)星可能處于北京上空

C. 該衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的線速度可能大于第一宇宙速度

D. 該衛(wèi)星運(yùn)行軌道距離地面的高度為

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】在測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供了合適的的實(shí)驗(yàn)器材。

(1)甲同學(xué)按電路圖a進(jìn)行測(cè)量實(shí)驗(yàn)，其中R2為保護(hù)電阻，則

①請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線在圖b中完成電路的連接______；

②根據(jù)電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I，畫出U-I圖線如圖c所示，可得電源的電動(dòng)勢(shì)E=___________V，內(nèi)電阻r=___________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(2)乙同學(xué)誤將測(cè)量電路連接成如圖d所示，其他操作正確，根據(jù)電壓表的讀數(shù)U和電流表的讀數(shù)I，畫出U-I圖線如圖e所示，可得電源的電動(dòng)勢(shì)E=___________V，內(nèi)電阻r=___________Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示為某種電流表的原理示意圖，質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)金屬棒MN的中點(diǎn)處通過(guò)一掛鉤與一豎直懸掛的輕彈簧相連，絕緣彈簧勁度系數(shù)為k。在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的讀數(shù)，MN的長(zhǎng)度大于ab的長(zhǎng)度。當(dāng)MN中沒(méi)有電流通過(guò)且處于平衡狀態(tài)時(shí)，MN與矩形區(qū)域的cd邊重合，當(dāng)MN中有電流通過(guò)時(shí)，指針示數(shù)可表示電流強(qiáng)度。已知k＝2.0N/m，ab的長(zhǎng)度為0.20m，bc的長(zhǎng)度為0.05m，B＝0.20T，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（　�。�

A.當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為

B.若要電流表正常工作，應(yīng)將MN的M端與電源正極相接

C.該電流表的量程是2.5A

D.若將量程擴(kuò)大到2倍，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)變?yōu)?/span>0.20T

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】下列對(duì)圖中的甲、乙、丙、丁四個(gè)圖像敘述正確的是（　�。�

A.圖甲是流過(guò)導(dǎo)體某個(gè)橫截面的電量隨時(shí)間變化的圖像，則電流在均勻增大

B.圖乙是某物體的位移隨時(shí)間變化的圖像，則該物體受不為零的恒定合力作用

C.圖丙是光電子最大初動(dòng)能隨入射光頻率變化的圖像，則與實(shí)線對(duì)應(yīng)金屬的逸出功比虛線的大

D.圖丁是某物體的速度隨時(shí)間變化的圖像，則該物體所受的合力隨時(shí)間增大

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】我們可以借鑒研究靜電場(chǎng)的方法來(lái)研究地球周圍空間的引力場(chǎng)，如用“引力場(chǎng)強(qiáng)度”、“引力勢(shì)”的概念描述引力場(chǎng)。已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G，將地球視為均質(zhì)球體，且忽略自轉(zhuǎn)。

(1)類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法，寫出地球引力場(chǎng)的“引力場(chǎng)強(qiáng)度E”的定義式，并結(jié)合萬(wàn)有引力定律，推導(dǎo)距離地心為r（r>R）處的引力場(chǎng)強(qiáng)度的表達(dá)式；

(2)設(shè)地面處和距離地面高為h處的引力場(chǎng)強(qiáng)度分別為和，如果它們滿足，則該空間就可以近似為勻強(qiáng)場(chǎng)，也就是我們常說(shuō)的重力場(chǎng)。請(qǐng)估算地球重力場(chǎng)可視為勻強(qiáng)場(chǎng)的高度h（取地球半徑R=6400km）；

(3)某同學(xué)查閱資料知道:地球引力場(chǎng)的“引力勢(shì)”的表達(dá)式為（以無(wú)窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)為0）。請(qǐng)你設(shè)定物理情景，簡(jiǎn)要敘述推導(dǎo)該表達(dá)式的主要步驟。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某物理興趣小組欲描繪標(biāo)有“2.8V，1.5W”字樣的小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)室可供選用的器材如下：

A.電壓表（量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ）；

B.電壓表（量程為15V，內(nèi)阻約為15kΩ）；

C.電流表（量程為100mA，內(nèi)阻約為2.5Ω）；

D.電流表（量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω）；

E.滑動(dòng)變阻器（5Ω，3A）；

F.蓄電池（電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻不計(jì)）；

G.開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。

為了減小測(cè)量誤差，要求燈泡兩端電壓從零逐漸增大到額定電壓，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)電壓表應(yīng)選用_____（選填“A”或“B”），電流表應(yīng)選用___（選填“C”或“D”）；

(2)請(qǐng)補(bǔ)充完成圖甲中實(shí)物間的連線_______；

(3)小組同學(xué)在器材選擇正確的情況下，按正確操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過(guò)測(cè)量得到該燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，根據(jù)該圖線可知，燈泡的電阻隨燈泡兩端電壓的增大而____（選填“增大”、“減小”或“不變”）；

(4)若將此燈泡與電動(dòng)勢(shì)為6V、內(nèi)阻為12Ω的電池相連，則此燈泡消耗的電功率為___W（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】用油膜法估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①向體積為V1的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總量為V2；

②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳?/span>n滴時(shí)體積為V0；

③先往邊長(zhǎng)為30~40cm的淺盤里倒入2cm深的水；

④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀；

⑤將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板，放在畫有許多邊長(zhǎng)為a的小正方形的坐標(biāo)紙上；

⑥計(jì)算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N，其中不足半個(gè)格的兩個(gè)格算一格，多于半個(gè)格的算一格。

上述實(shí)驗(yàn)步驟中有遺漏和錯(cuò)誤，遺漏的步驟是______________________；錯(cuò)誤的步驟是______________________________（指明步驟，并改正），油酸分子直徑的表達(dá)式______。

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同步練習(xí)冊(cè)答案