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考點(diǎn)2.“場(chǎng) 對(duì)物質(zhì)的作用電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有力的作用.由此產(chǎn)生大量的有關(guān)電荷在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的試題,電場(chǎng)對(duì)放入其中的導(dǎo)體的作用.產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象．磁場(chǎng)只對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷和電流可能有磁場(chǎng)力作用.當(dāng)帶電粒子的速度和導(dǎo)體與磁感線(xiàn)平行時(shí)不受磁場(chǎng)力．洛倫茲力一般與帶電粒子的平衡和勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題相關(guān)．例題2:如圖7-4所示.一重力不計(jì)的帶電粒子.在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1中做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．那么當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)突然減弱B2之后.該帶電粒子的動(dòng)能將 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一個(gè)方案來(lái)測(cè)量物體的電荷量．如下圖甲所示，將一個(gè)外表面鍍有金屬膜的空心塑料球，用絕緣絲線(xiàn)懸掛于天花板上的O點(diǎn)，O點(diǎn)豎直固定一個(gè)可測(cè)量絲線(xiàn)偏離豎直方向角度的量角器，M、N是兩塊相同的、正對(duì)著豎直平行放置的金屬薄板(加上電壓后其內(nèi)部電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng))，兩塊金屬薄板與量角器所在平面垂直．另外還要用到的器材有天平、刻度尺、電源E、電壓表V、開(kāi)關(guān)S、滑動(dòng)變阻器R及導(dǎo)線(xiàn)若干．若在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不考慮微量的靜電泄漏，小球始終不與金屬薄板相碰，試根據(jù)如下實(shí)驗(yàn)操作回答：

(1)用天平測(cè)出小球的質(zhì)量m，按圖甲所示進(jìn)行器材的安裝，并用刻度尺測(cè)出M、N兩板之間的距離d，然后使小球帶上一定的電荷量；

(2)小組成員預(yù)先設(shè)計(jì)了如下圖乙、丙所示的控制電路，為了使M、N兩板之間的電勢(shì)差(即電壓表的示數(shù))能從0開(kāi)始逐漸增大，應(yīng)該選用圖________控制電路(選填“乙”或“丙”)；

(3)正確選擇控制電路與圖甲中的接線(xiàn)柱A、B連接后，閉合開(kāi)關(guān)S，緩慢調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R滑片P，記錄下多組電壓表的示數(shù)U和相應(yīng)的絲線(xiàn)偏離豎直方向的夾角；

(4)以U為縱坐標(biāo)，以tan為橫坐標(biāo)，將上述多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)后可得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，若該直線(xiàn)的斜率k，則被測(cè)小球的電荷量q＝________(用m、d、k、g表示)；

(5)在完成最后一組數(shù)據(jù)測(cè)量后，該小組成員采用特殊手段將接線(xiàn)柱A、B與控制電路脫開(kāi)，在確保金屬薄板M、N上已有電荷量不變的條件下：①若將M、N兩板間距d緩慢適量增大，則懸掛小球的絕緣絲線(xiàn)偏離豎直方向的夾角將________(選填“增大”、“不變”或“減小”)；②若將絕緣絲線(xiàn)在懸點(diǎn)O處瞬間剪斷，則小球?qū)⒆鍪裁葱问降倪\(yùn)動(dòng)？答：________．

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1932年美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，解決了粒子的加速問(wèn)題．現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中．

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某型號(hào)的回旋加速器的工作原理如圖甲所示，圖為俯視圖乙．回旋加速器的核心部分為D形盒，D形盒裝在真空容器中，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)在場(chǎng)，且與D形盒盒面垂直．兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)．D形盒半徑為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．設(shè)質(zhì)子從粒子源A處時(shí)入加速電場(chǎng)的初速度不計(jì)．質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q．加速器接一定涉率高頻交流電源，其電壓為U．加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用．
（1）求質(zhì)子第1次經(jīng)過(guò)狹縫被加速后進(jìn)入D形盒運(yùn)動(dòng)軌道的半徑r1；
（2）求質(zhì)子從靜止開(kāi)始加速到出口處所需的時(shí)間t；
（3）如果使用這臺(tái)回旋加速器加速α粒子，需要進(jìn)行怎樣的改動(dòng)？請(qǐng)寫(xiě)出必要的分析及推理．

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1932年美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，解決了粒子的加速問(wèn)題�，F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中。

某型號(hào)的回旋加速器的工作原理如圖甲所示，圖乙為俯視圖�；匦铀倨鞯暮诵牟糠譃镈形盒，D形盒裝在真空容器里，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)，D形盒的半徑力R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)質(zhì)子從粒子源A處進(jìn)入加速電場(chǎng)的初速度不計(jì)。質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q。加速器接一定頻率高頻交變電源，其電壓為U。加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用。

（1）求質(zhì)子第1次經(jīng)過(guò)狹縫被加速后進(jìn)人D形盒運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r1；

（2）求質(zhì)子從靜止開(kāi)始加速到出口處所需的時(shí)間t；

（3）如果使用這臺(tái)回旋加速器加速α粒子，需要進(jìn)行怎樣的改動(dòng)？請(qǐng)寫(xiě)出必要的分析與推理。

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（14分）1932年美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，解決了粒子的加速問(wèn)題�，F(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中。某型號(hào)的回旋加速器的工作原理如圖（甲）所示，圖（乙）為俯視圖�；匦铀倨鞯暮诵牟糠譃閮蓚�(gè)D形盒，分別為D1、D2。D形盒裝在真空容器里，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且與D形盒底面垂直。兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)。D形盒的半徑為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。設(shè)質(zhì)子從粒子源A處進(jìn)入加速電場(chǎng)的初速度不計(jì)。質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q。加速器接入一定頻率的高頻交變電源，加速電壓為U。加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用。

 

（1）求質(zhì)子第1次經(jīng)過(guò)狹縫被加速后進(jìn)人D2盒時(shí)的速度大小v1；

（2）求質(zhì)子第1次經(jīng)過(guò)狹縫被加速后進(jìn)人D2盒后運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r1；

（3）求質(zhì)子從靜止開(kāi)始加速到出口處所需的時(shí)間t。

 

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1932年美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯發(fā)明了回旋加速器，巧妙地利用帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，解決了粒子的加速問(wèn)題．現(xiàn)在回旋加速器被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)設(shè)備中．

某型號(hào)的回旋加速器的工作原理如圖甲所示，圖為俯視圖乙．回旋加速器的核心部分為D形盒，D形盒裝在真空容器中，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)在場(chǎng)，且與D形盒盒面垂直．兩盒間狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)．D形盒半徑為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．設(shè)質(zhì)子從粒子源A處時(shí)入加速電場(chǎng)的初速度不計(jì)．質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為+q．加速器接一定涉率高頻交流電源，其電壓為U．加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用．
（1）求質(zhì)子第1次經(jīng)過(guò)狹縫被加速后進(jìn)入D形盒運(yùn)動(dòng)軌道的半徑r1；
（2）求質(zhì)子從靜止開(kāi)始加速到出口處所需的時(shí)間t；
（3）如果使用這臺(tái)回旋加速器加速α粒子，需要進(jìn)行怎樣的改動(dòng)？請(qǐng)寫(xiě)出必要的分析及推理．

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1. BCD   2. BC    3.D        4.A     5. C

6. AD    7.C     8. CD        9. AB    10.BC

11.（１）ＣＤ（２）指零　　指零　　指零　　　左偏　

12. 電極Ａ與導(dǎo)電紙接觸不良

13. 解：（１）小球速度最大時(shí)，棒對(duì)它的彈力垂直于棒向下，受力分析如圖，沿桿方向，，垂直桿方向：，聯(lián)立以上各式，得

所以：

（２）小球Ｃ從斜置的絕緣棒上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，必須滿(mǎn)足條件，而即，所以

14. 解：（１）根據(jù)牛頓第二定律，根據(jù)庫(kù)侖定律，，解得

（２）當(dāng)Ａ球受到的合力為零即加速度為零時(shí)，動(dòng)能最大，設(shè)此時(shí)Ａ球與Ｂ點(diǎn)間的距離為Ｒ，則，解得。

15. 解：（１）、（２）如圖所示，設(shè)小球在Ｃ點(diǎn)的速度大小是，對(duì)軌道的壓力大小為，則對(duì)于小球由ＡC的過(guò)程中，應(yīng)用動(dòng)能定理列出：－０，在Ｃ點(diǎn)的園軌道徑向應(yīng)用牛頓第二定律，有，解得

（３）如圖所示，設(shè)小球初始位置應(yīng)在離Ｂ點(diǎn)ｘｍ的點(diǎn)，對(duì)小球由Ｄ的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理，有：，在Ｄ點(diǎn)的圓軌道徑向應(yīng)用牛頓第二定律，有，解得

16. 解：（１）F1為P1參與的運(yùn)動(dòng)而受到指向Ｎ端的洛倫茲力，其值為：（其中 ，為的電量），對(duì)應(yīng)有指向Ｎ端的加速度： （其中ｍ為的質(zhì)量）

在管中運(yùn)動(dòng)會(huì)使它受到另一個(gè)向左的洛倫茲力，此力與管壁對(duì)向右的力所抵消，到達(dá)Ｎ端時(shí)具有沿管長(zhǎng)方向的速度：

所以，對(duì)紙平面的速度大小為：

又因?yàn)?sub>，故：

即：

所以的比荷為：

（２）從Ｍ端到Ｎ端經(jīng)歷的時(shí)間為：

離開(kāi)管后將在紙平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑與周期分別為：

經(jīng)ｔ１時(shí)間已隨管朝正右方向運(yùn)動(dòng)：

的距離

所以離開(kāi)Ｎ端的位置恰好為的初始位置

經(jīng)時(shí)間ｔ１已知運(yùn)動(dòng)到如圖所示的位置Ｓ２走過(guò)的路程為

只能與相碰在圖中的Ｓ處，相遇時(shí)刻必為

且要求在這段時(shí)間內(nèi)恰好走過(guò)2Ｒ的路程，因此有

即得：

所以：

17. 解：……①　

由于重力和電場(chǎng)力平衡，電粒子在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，小球平拋且碰時(shí)動(dòng)量守恒，根據(jù)條件，碰后反向

……①

另有……②

解得……③

對(duì)平拋：

解得

 

 

 

 


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