)如圖為一用來使帶正電的離子加速和偏轉(zhuǎn)裝置的等效模型圖。以y軸為界，左側為沿x軸正向的勻強電場，場強大小為E。裝置要求使質(zhì)量為m，電量為q，初速度為0的正離子(不計重力)從A點釋放后，其運動軌跡剛好通過C點，已知A點坐標為(－L,0)，C點坐標為(L，－2L)。

(1)當在y軸右側加沿y軸負向的勻強電場時，此電場的場強大小為多少？

(2)當在y軸右側加垂直于xy平面(即紙面)的勻強磁場時，此磁場的方向如何？大小為多少？

 

(1)設離子運動到O點的速度為v0

則qEL＝mv

在y軸右側加沿y軸負向的電場E′時，離子從O到C做類平拋運動

x方向：L＝v0t

－y方向：2L＝t2

由以上各式得：E′＝8E

(2)所加磁場B的方向為垂直紙面向外.

設離子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為r，由幾何關系得：

r2＝L2＋(2L－r)2

又qv0B＝

由以上各式得B＝

解析:略

 

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

1879年美國物理學家霍爾在研究載流導體在磁場中受力情況時，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應：將導體置于磁場中，并沿垂直磁場方向通入電流，則在導體中垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一個橫向電勢差，這種現(xiàn)象后來被稱為霍爾效應，這個橫向的電勢差稱為霍爾電勢差．
（1）如圖甲所示，某長方體導體abcda′b′c′d′的高度為h、寬度為l，其中的載流子為自由電子，其電荷量為e，處在與ab b′a′面垂直的勻強磁場中，磁感應強度為B0．在導體中通有垂直于bcc′b′面的電流，若測得通過導體的恒定電流為I，橫向霍爾電勢差為UH，求此導體中單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)．
（2）對于某種確定的導體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目n和載流子所帶電荷量q均為定值，人們將H=
1nq
定義為該導體材料的霍爾系數(shù)．利用霍爾系數(shù)H已知的材料可以制成測量磁感應強度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對橫截面（相當于圖14甲中的ab b′a′面）的面積可以在0.1cm2以下，因此可以用來較精確的測量空間某一位置的磁感應強度．如圖乙所示為一種利用霍爾效應測磁感應強度的儀器，其中的探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對橫截面與探桿垂直．這種儀器既可以控制通過探頭的恒定電流的大小I，又可以監(jiān)測出探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢差UH，并自動計算出探頭所測位置磁場的磁感應強度的大小，且顯示在儀器的顯示窗內(nèi)．
①在利用上述儀器測量磁感應強度的過程中，對探桿的放置方位有何要求；
②要計算出所測位置磁場的磁感應強度，除了要知道H、I、UH外，還需要知道哪個物理量，并用字母表示．推導出用上述這些物理量表示所測位置磁感應強度大小的表達式．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?崇文區(qū)一模）用如圖所示的裝置來選擇密度相同、大小不同的球狀納米粒子．在電離室中使納米粒子電離后表面均勻帶正電，且單位面積的電量為q0．電離后，粒子緩慢通過小孔O1進入極板間電壓為U的水平加速電場區(qū)域I，再通過小孔O2射入相互正交的恒定勻強電場、勻強磁場區(qū)域II，其中電場強度為E，磁感應強度為B、方向垂直紙面向外．收集室的小孔O3與O1、O2在同一條水平線上．已知納米粒子的密度為ρ，不計納米粒子的重力及納米粒子間的相互作用．（V球=
43
πr3，S球=4πr2）
（1）如果半徑為r0的某納米粒子恰沿直線O1O3射入收集室，求該粒子的速率和粒子半徑r0；
（2）若半徑為4r0的納米粒子進入?yún)^(qū)域II，粒子會向哪個極板偏轉(zhuǎn)？計算該納米粒子在區(qū)域II中偏轉(zhuǎn)距離為l（粒子在豎直方向的偏移量）時的動能；（r0視為已知）
（3）為了讓半徑為4r0的粒子沿直線O1O3射入收集室，可以通過改變那些物理量來實現(xiàn)？提出一種具體方案．

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科目：高中物理 來源：江蘇省淮州中學2008－2009學年度第二學期初考試高二物理試題 題型：038

由于受地球信風帶和盛行西風帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動，稱為風海流，風海流中蘊藏著巨大的動力資源．因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨風海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使海流中的正、負離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，便可用來發(fā)電．

如圖為一利用風海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機原理示意圖，用絕緣材料制成一個橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N，金屬板長為a，寬為b，兩板間的距離為d．將管道沿風海流方向固定在風海流中，在金屬板之間加一水平勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向由南向北，用導線將M、N外側連接電阻為R的航標燈(圖中未畫出)．工作時，海水從東向西流過管道，在兩金屬板之間形成電勢差，可以對航標燈供電．設管道內(nèi)海水的流速處處相同，且速率恒為v，海水的電阻率為ρ，海水所受摩擦阻力與流速成正比，比例系數(shù)為k．

(1)求磁流體發(fā)電機電動勢E的大小，并判斷M、N兩板哪個板電勢較高；

(2)由于管道內(nèi)海水中有電流通過，磁場對管道內(nèi)海水有力的作用，求此力的大小和方向；

(3)求在t時間內(nèi)磁流體發(fā)電機消耗的總機械能．

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科目：高中物理 來源：2012屆度北京市高三下學期開學檢測物理卷 題型：計算題

1879年美國物理學家霍爾在研究載流導體在磁場中受力情況時，發(fā)現(xiàn)了一種新的電磁效應：將導體置于磁場中，并沿垂直磁場方向通入電流，則在導體中垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一個橫向電勢差，這種現(xiàn)象后來被稱為霍爾效應，這個橫向的電勢差稱為霍爾電勢差。

（1）如圖14甲所示，某長方體導體的高度為、寬度為，其中的載流子為自由電子，其電荷量為，處在與面垂直的勻強磁場中，磁感應強度為。在導體中通有垂直于面的電流，若測得通過導體的恒定電流為，橫向霍爾電勢差為，求此導體中單位體積內(nèi)自由電子的個數(shù)。

（2）對于某種確定的導體材料，其單位體積內(nèi)的載流子數(shù)目和載流子所帶電荷量均為定值，人們將定義為該導體材料的霍爾系數(shù)。利用霍爾系數(shù)已知的材料可以制成測量磁感應強度的探頭，有些探頭的體積很小，其正對橫截面（相當于圖14甲中的面）的面積可以在以下，因此可以用來較精確的測量空間某一位置的磁感應強度。如圖14乙所示為一種利用霍爾效應測磁感應強度的儀器，其中的探頭裝在探桿的前端，且使探頭的正對橫截面與探桿垂直。這種儀器既可以控制通過探頭的恒定電流的大小，又可以監(jiān)測出探頭所產(chǎn)生的霍爾電勢差，并自動計算出探頭所測位置磁場的磁感應強度的大小，且顯示在儀器的顯示窗內(nèi)。

①在利用上述儀器測量磁感應強度的過程中，對探桿的放置方位有何要求；

②要計算出所測位置磁場的磁感應強度，除了要知道外，還需要知道哪個物理量，并用字母表示。推導出用上述這些物理量表示所測位置磁感應強度大小的表達式。

 

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科目：高中物理 來源：北京期末題 題型：計算題

由于受地球信風帶和盛行西風帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動，稱為風海流，風海流中蘊藏著巨大的動力資源。因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨風海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使海流中下的正、負離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，便可用來發(fā)電。如圖為一利用風海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機原理示意圖，用絕緣材料制成一個橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N，金屬板長為a，寬為b，兩板間的距離為d。將管道沿風海流方向固定在風海流中，在金屬板之間加一水平勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向由南向北，用導線將M、N外側連接電阻為R的航標燈（圖中未畫出）。工作時，海水從東向西流過管道，在兩金屬板之間形成電勢差，可以對航標燈供電。設管道內(nèi)海水的流速處處相同，且速率恒為v，海水的電阻率為，海水所受摩擦阻力與流速成正比，比例系數(shù)為k。
（1）求磁流體發(fā)電機電動勢E的大小，并判斷M、N兩板哪個板電勢較高；
（2）由于管道內(nèi)海水中有電流通過，磁場對管道內(nèi)海水有力的作用，求此力的大小和方向；
（3）求在t時間內(nèi)磁流體發(fā)電要消耗的總機械能。

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