衡水金卷先享题 2023届调研卷 物理(河北专版)(三)3答案

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16.(12分)如图所示，两平行金属板水平放置，间距为d,两极板接在电压可调的电源上。两板之间存在着方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。金属板右侧有一边界宽度为的足够长匀强磁场区域，磁感应强度的大小为B、方向垂直于纸面向里，磁场边界与水平方向的夹角为60°。平行金属板中间有一粒子发射源，可以沿水平方向发射出电性不同的两种带电粒子，改变电源电压，当电源电压为U时，粒子恰好能沿直线飞出平行金属板，粒子离开平行金属板进入有界磁场后分成两束，经磁场偏转后恰好同时从两边界离开磁场，而且从磁场右边界离开的粒子的运动方向恰好与磁场边界垂直，粒子之间的相互作用和粒子的重力均不计。求：(1)带电粒子从发射源发出时的速度大小。(2)两种粒子的比荷和带正电粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径。XXXXXXXX xix B XXB560°【答案】(1)B2U(2)Bd（负粒子)(正粒子)dB'd2【解析】(1)根据题意，带电粒子在平行金属板间做直线运动时，所受电场力与洛伦兹力大小相等，由平衡条件可得U9d=qvBU解得v=dB(2)根据题意可知，带正电粒子进入磁场后沿逆时针方向运动，带负电粒子进入磁场后沿顺时针方向运动，作出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，带负电粒子在刚进入磁场时速度沿水平方向，离开磁场时速度方向垂直于磁场边界，根据图中几何关系可知，带负电粒子在磁场中做圆周运动的偏转角为01=30°=6带负电粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为dr1=sin 30=2d带负电粒子在磁场中运动时，洛伦滋力提供向心力，有g1B=m口联立解得U2d2B2根据带正电粒子的运动轨迹及几何关系可知带正电粒子在磁场中的偏转角为0，=120°=3根据带电粒子在磁场中做圆周运动的周期公式T=2πmBq可得带负电粒子在磁场中运动的时间为01m1t1=91B带正电粒子在磁场中运动的时间为02m2t2=92B根据题意可知t1=t2联立解得2。2Um2 d2B2带正电粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为m2Ur2=92B解得r2=2QX+X兴兴兴xX B XXB+160°

15.(10分)如图所示，两块水平放置、相距为d=0.5m的长金属板接在电压为U=1V的电源上。两板之间的右侧区域存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。将喷墨打印机的喷嘴靠近两板中间的位置，从喷嘴连续不断喷出质量均为m=3.2×10-3kg、速度水平且大小均为v。=5m/s、电荷量相等的墨滴。墨滴在电场区域恰能向右做匀速直线运动，并垂直于磁场左边界进入电场、磁场共存区域后，最终打在下板的M点。M点与磁场左边界的水平距离为d,取g=10m/s2。(1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量9。(2)求磁场的磁感应强度大小B。喷嘴○【答案】(1)负电荷1.6×10-2C(2)1.6T【解析】(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动有qE=mg在匀强电场中有E-d解得g=mgd=1.6×10-2C由于电场方向向下，电荷受到的电场力方向向上，可知墨滴带负电荷(2)墨滴垂直进入电场、磁场共存的区域，重力仍与电场力平衡，合力大小等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有mviqUoB=R根据题设，墨滴运动的轨迹如图所示设圆周运动的半径为R,则由图示可知R2=d2+(R-2)月联立解得B=1.6T