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如圖所示，一帶電微粒質(zhì)量為m=2.0×10^-11kg、電荷量q=+1.0×10^-5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U₁=100V的電場加速后，水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出電場時的偏轉(zhuǎn)角θ=30°，并接著進(jìn)入一個方向垂直紙面向里、寬度為D=34.6cm的勻強(qiáng)磁場區(qū)域．已知偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長L=20cm，兩板間距d=17.3cm，重力忽略不計．（

3

=1.73）求：
（1）帶電微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速率v₁；
（2）偏轉(zhuǎn)電場中兩金屬板間的電壓U₂；
（3）為使帶電微粒不會由磁場右邊射出，該勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大？

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一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每個小題給出的四個選項(xiàng)中至少有一個選項(xiàng)符合題目要求，選全的得4分，選對但不全的得２分，選錯和不選的得０分。

1.D   2.C  3.BD   4.A   5.D    6.BD   7.D    8.D   9.A    10.C   

二、實(shí)驗(yàn)題 ：本題共4個小題,滿分23分,把答案直接填在題中的相應(yīng)位置。

11. A  C       （3分）  

12. A B D      （3分）   

13．D、B、E     (3分)  

14．（14分）（1）E      （2分）

   （2）見右圖         （3分）

   （3）見下左圖（2分），1.50, 0.80 （各2分）

   （4）如下圖右（3分）     

三、計算題：本題共3個小題，共37分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、示意圖、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。

15.（12分）解：

（1）小球第一次上升過程中    （1分） 

   （1分）

小球第一次下落過程中       （1分） 

        （1分）

        （1分）

(2) 第一次落回地面時的速度為，有

       （2分）

第二次上升的速度為，有 

  ，    （2分）

小球與地面撞擊時損失的能量為     （1分）

小球在空中損失的機(jī)械能為     （1分）

從小球剛開始上拋到第二次落到平面之前的過程中損失的機(jī)械能為   （1分）

16．(12分)解：（1）微粒在加速電場中由動能定理得  

        解得v₀=1.0×10⁴m/s    （2分）

（2）微粒在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動，有  

  ，         （2分）

飛出電場時，速度偏轉(zhuǎn)角的正切為 

      解得  θ=30^o       （2分）

（3）進(jìn)入磁場時微粒的速度是：       （2分）

軌跡如圖，由幾何關(guān)系有：         （1分）

洛倫茲力提供向心力：    （2分）

聯(lián)立以上三式得      

代入數(shù)據(jù)解得              （1分）

17．（13分）解：

（1）根據(jù)牛頓第二定律     ①（2分）

             ②

          ③（1分）

聯(lián)立①②③得=4m/s²     ④（1分）   

 （2）設(shè)金屬棒運(yùn)動達(dá)到穩(wěn)定時，速度為v，所受安培力為F，棒在沿導(dǎo)軌方向受力平衡

           ⑤（2分）

此時金屬棒克服安培力做功的功率P等于電路中電阻R消耗的電功率

            ⑥  （1分）

由⑤⑥兩式解得      

將已知數(shù)據(jù)代入上式得=10m/s  （1分）

 （3）設(shè)電路中電流為I，兩導(dǎo)軌間金屬棒的長為L，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

                 （1分）

                   （1分）

                 （1分）

由以上三式解得     （1分）

磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上            （1分）