高三物理解答题中等难度题
某研究性学习小组用如图所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子。密度相同的粒子在电离室中被电离后带正电,电量与其表面积成正比。电离后粒子缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域I,再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场和匀强磁场区域II,其中磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。实验发现:半径为r0的粒子,其质量为m0、电量为q0,刚好能沿O1O3直线射入收集室。不计纳米粒子重力和粒子之间的相互作用力。(球形体积和球形面积公式分别为)。求:
(1)图中区域II的电场强度E;
(2)半径为r的粒子通过O2时的速率v;
(3)试讨论半径r≠r0的粒子进入区域II后将向哪个极板偏转。
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如图所示是选择密度相同、大小不同纳米粒子的一种装置。待选粒子带正电且电量与表面积成正比。待选粒子从O1进入小孔时可认为速度为零,加速电场区域Ⅰ的板间电压为U,粒子通过小孔O2射入正交的匀强电场磁场区域Ⅱ,其中磁场的磁感应强度大小为B,左右两极板间距为d。区域Ⅱ出口小孔O3与O1、O2在同一竖直线上。若半径为r0,质量为m0、电量为q0的纳米粒子刚好能沿直线通过,不计纳米粒子重力,则
A.区域Ⅱ的电场与磁场的强度比值为
B.区域Ⅱ左右两极板的电势差
C.若纳米粒子的半径r>r0,则刚进入区域Ⅱ的粒子仍将沿直线通过
D.若纳米粒子的半径r>r0,仍沿直线通过,则区域Ⅱ的电场与原电场强度之比为
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如图所示,竖直平面内一半径为R的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向外.一束质量为m、电量为q的带正电粒子沿平行于直径MN的方向进入匀强磁场,粒子的速度大小不同,重力不计,入射点P到直径MN的距离为h,则
A. 若某粒子经过磁场射出时的速度方向恰好与其入射方向相反,则该粒子的入射速度是
B. 恰好能从M点射出的粒子速度是为
C. 若h=R / 2,粒子从P点经磁场到M点的时间是
D. 当粒子轨道半径r=R时,粒子从圆形磁场区域最低点射出
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如图所示,在空间中有平行xOy平面的匀强电场,场强大小为100V/m.一群电量相同的带正电粒子以相同的初动能从P点出发,可以到达以原点O为圆心、半径为25cm的圆上的任意位置.比较圆上这些位置,发现粒子到达圆与x轴正半轴的交点A时,动能最大.已知∠OAP=37°(不计重力,不计粒子间相互作用,sin37°=0.6,cos37°=0.8),则( )
A. 该匀强电场的方向沿x轴负方向
B. 过A点的等势面与PA连线垂直
C. 到达圆与x轴负半轴的交点Q点的粒子动能最小
D. P、A两点的间电势差为32V
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