正确的是
A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
B.质谱仪是分析同位素的重要仪器
C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小
8、 (2010·北京东城区二模) 如图所示,间距为L、电阻为零的U形金属竖直轨道,固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面里。竖直轨道上部套有一金属条bc,bc的电阻为R,质量为2m,可以在轨道上无摩擦滑动,开始时被卡环卡在竖直轨道上处于静止状态。在bc的正上方高H处,自由落下一质量为m的绝缘物体,物体落到金属条上之前的瞬问,卡环立即释改,两者一起继续下落。设金属条与导轨的摩擦和接触电阻均忽略不计,竖直轨道足够长。求:
(1)金属条开始下落时的加速度;
(2)金属条在加速过程中,速度达到v1时,bc对物体m的支持力;
(3)金属条下落h时,恰好开始做匀速运动,求在这一过程中感应电流产生的热量。 解析:(1)物块m自由下落与金属条碰撞的速度为
设物体m落到金属条2m上,金属条立即与物体有相同的速度v开始下落,
由m和2m组成的系统相碰过程动量守恒
则金属条所受安培力为
对于,金属条和物体组成的整体,由牛顿第二定律可得
(
m 2m)g F (m 2m)a
则金属条开始运动时的加速度为
(2)当金属条和物体的速度达到v1时,加速度设为a ,同理可得,
对物体m
来说,它受重力mg和支持力
N,则有
(3)金属条和物体一起下滑过程中受安培力和重力,随速度变化,安培力也变化,
做
变加速度运动,最终所受重力和安培力相等,加速度也为零,物体将以速度v
m做匀速
下落h的过程中,设金属条克服安培力做功为WA,由动能定理
9、 (2010·北京市丰台区二模) 如图所示,两块平行金属板MN、PQ水平放置,两板间距为d、板长为L,在紧靠平行板右侧的等边三角形区域内存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,三角形底边BG与PQ在同一水平线上,顶点A与MN在同一水平线上。 一个质量为m、电量为+q的粒子沿两板中心线以初速度v0水平射入,若在两金属板间加某1一恒定电压,粒子离开电场后垂直AB边从D点进入磁场,BD=4AB,并垂直AC边射出(不计粒子的重力)。求:
(1)两金属板问的电压;
(2)三角形区域内磁感应强度大小;
(3)若两金属板问不加电压,三角形区域内的磁场方向垂直纸面向外。要使粒子进入场区域后能从BC边射出,试求所加磁场的磁感应强度的取值范围。
解:(6分)
(1)粒子在两块平行金属板间的电场中,沿水平方向做匀速运动,竖直方向做初速度为零的匀加速运动。
粒子垂直AB边进入磁场,由几何知识得,粒子离开电场时偏角 30 。根据类平抛运动的规律有:
L v0t ① (1分)
③ (1分)
vy at
粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为:
(6分)(3)若两板间不加电压,粒子将沿水平以速率v0从AB边的中点进入磁场。 当粒子刚好从C点射出磁场,磁感应强度最小。设磁感应强度的最小值为B2,
由几何关系知,对应粒子的最大轨道半径r2为:r
2=d (1分)
当粒子刚好从E点射出磁场时,磁感应强度最大。
设磁感应强度的最大值为B3,由几何关系知,
10、 (2010·北京市宣武区二模) 下图为汤姆生在1897年测量阴极射线(电子)的荷质比时所用实验装置的示意图。K为阴极,A1和A2为连接在一起的中心空透的阳极,电子从阴检发出后被电场加速,只有运动方向与A1和A2的狭缝方向相同的电子才能通过,电子被加速后沿OO'方向垂直进入方向互相垂直的电场、磁场的叠加区域。磁场方向垂直纸面向里,电场极板水平放置,电子在电场力和磁场力的共同作用下发生偏转。已知圆形磁场的半径为R,圆心为
C
。
某校物理实验小组的同学们利用该装置,进行了以下探究测量:
首先他们调节两种场强的大小:当电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B时,使得电子恰好能够在复合场区域内沿直线运动;然后撤去电场,保持磁场和电子的速度不变,使电子只在磁场力的作用下发生偏转,打要荧屏上出现一个亮点P,通过推算得到电子的偏转角为α(即:CP与
OO'之间的夹角)。若可以忽略电子在阴极K处的初速度,则:
(1)电子在复合场中沿直线向右飞行的速度为多大?
e()
(2)电子的比荷m为多大?
(3
)利用上述已知条件,你还能再求出一个其它的量吗?若能,请指出这个量的名称。
(1)电子在复合场中二力平衡,
即eE evB ①
(2)如图所示,其中r
为电子在磁场中做圆(弧)运动的圆轨道半径。
等即可)
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