某高中物理課程基地?cái)M采購(gòu)一批實(shí)驗(yàn)器材,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)研究的動(dòng)手能力,其核心結(jié)構(gòu)原理可簡(jiǎn)化為題圖所示.AB、CD間的區(qū)域有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),在CD的右側(cè)有一與CD相切于M點(diǎn)的圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面.一帶正電粒子自O(shè)點(diǎn)以水平初速度v0正對(duì)P點(diǎn)進(jìn)入該電場(chǎng)后,從M點(diǎn)飛離CD邊界,再經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后又從N點(diǎn)垂直于CD邊界回到電場(chǎng)區(qū)域,并恰能返回O點(diǎn).已知OP間距離為d,粒子質(zhì)量為m,電荷量為q,電場(chǎng)強(qiáng)度大小,粒子重力不計(jì).試求:

(1)粒子從M點(diǎn)飛離CD邊界時(shí)的速度大。

(2)P、N兩點(diǎn)間的距離;

(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑.


考點(diǎn):

帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng);牛頓第二定律;向心力..

專題:

帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)專題.

分析:

(1)粒子從O到M點(diǎn)過程是類似平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類似平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)公式列式求解即可;

(2)從N到O過程是類似平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)類似平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)公式列式求解即可;

(3)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),畫出軌跡,結(jié)合幾何關(guān)系確定軌道半徑,然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解.

解答:

解:(1)據(jù)題意,作出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,如圖所示:

粒子從O到M點(diǎn)時(shí)間:

粒子在電場(chǎng)中加速度:=

粒子在M點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度:

粒子在M點(diǎn)時(shí)的速度:

速度偏轉(zhuǎn)角正切:,故θ=60°;

(2)粒子從N到O點(diǎn)時(shí)間:

粒子從N到O點(diǎn)過程的豎直方向位移:

故P、N兩點(diǎn)間的距離為:

(3)由幾何關(guān)系得:

可得半徑:

,即:

解得:

由幾何關(guān)系確定區(qū)域半徑為:R'=2Rcos30°

即 

答:(1)粒子從M點(diǎn)飛離CD邊界時(shí)的速度大小為2v0;

(2)P、N兩點(diǎn)間的距離為

(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為,圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑為

點(diǎn)評(píng):

本題關(guān)鍵是明確粒子的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,畫出運(yùn)動(dòng)軌跡,然后結(jié)合類似平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)公式、牛第二定律、幾何關(guān)系列式求解,不難.


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:


如圖所示,汽車向右沿直線運(yùn)動(dòng),原來的速度是v1,經(jīng)過一小段時(shí)間之后,速度變?yōu)関2,△v表示速度的變化量.由圖中所示信息可知(  )

 

A.

汽車在做加速直線運(yùn)動(dòng)

B.

汽車的加速度方向與v1的方向相同

 

C.

汽車的加速度方向與△v的方向相同

D.

汽車的加速度方向與△v的方向相反

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科目:高中物理 來源: 題型:


傳統(tǒng)雜技表演中有一個(gè)節(jié)目叫做“水流星”,節(jié)目表演時(shí),盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)杯子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),杯里面的水也不流出來,這是因?yàn)椋ā 。?/p>

 

A.

水處于失重狀態(tài),不受重力的作用了

 

B.

水受平衡力作用,合力為0

 

C.

最高點(diǎn)時(shí)杯子中的水運(yùn)動(dòng)速度很大,重力小于或等于向心力

 

D.

杯子特殊,杯底對(duì)水有吸力

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科目:高中物理 來源: 題型:


在如圖所示的電路中,開關(guān)S閉合后,由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障,某時(shí)刻電壓表讀數(shù)減小、電流表讀數(shù)增大,則可能出現(xiàn)了下列哪種故障(  )

 

A.

R1短路

B.

R2斷路

C.

R2短路

D.

R3斷路

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科目:高中物理 來源: 題型:


在“用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中,提供的器材有:

A.干電池一節(jié)

B.電流表(量程0.6A)

C.電壓表(量程3V)

D.開關(guān)S和若干導(dǎo)線

E.滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20Ω,允許最大電流1A)

F.滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值200Ω,允許最大電流0.5A)

G.滑動(dòng)變阻器R3(最大阻值2000Ω,允許最大電流0.1A)

(1)按圖甲所示電路測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選  (填“R1”、“R2”或“R3”).

(2)圖乙電路中部分導(dǎo)線已連接,請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線將電路補(bǔ)充完整.要求變阻器的滑片滑至最左端時(shí),其使用電阻值最大.

(3)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,讀取電壓表和電流表的示數(shù).用同樣方法測(cè)量多組數(shù)據(jù),將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)標(biāo)在如圖丙所示的坐標(biāo)圖中,請(qǐng)作出UI圖線,由此求得待測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=  V,內(nèi)電阻r=  Ω.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

所得內(nèi)阻的測(cè)量值與真實(shí)值相比  (填“偏大”、“偏小”或“相等”)

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科目:高中物理 來源: 題型:


目前,配置較高的汽車都安裝了ABS(或EBS)制動(dòng)裝置,可保證車輪在制動(dòng)時(shí)不會(huì)被抱死,使車輪仍有一定的滾動(dòng),安裝了這種防抱死裝置的汽車,在緊急剎車時(shí)可獲得比車輪抱死更大的制動(dòng)力,從而使剎車距離大大減小.假設(shè)汽車安裝防抱死裝置后剎車制動(dòng)力恒為F,駕駛員的反應(yīng)時(shí)間為t,汽車的質(zhì)量為m,剎車前勻速行駛的速度為v,則( 。

 

A.

汽車剎車的加速度大小為a=

B.

汽車剎車時(shí)間t′=

 

C.

汽車的剎車距離為s=vt+

D.

汽車的剎車距離為s=vt+

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科目:高中物理 來源: 題型:


如圖,質(zhì)量為m2的物體2放在正沿平直軌道向右行駛的車廂底板上,并用豎直細(xì)繩通過光滑定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體1,與物體1相連接的繩與豎直方向成θ角,則( 。

 

A.

車廂的加速度為gsinθ

B.

繩對(duì)物體1的拉力為

 

C.

物體2所受底板的摩擦力為m2gtanθ

D.

底板對(duì)物體2的支持力為(m2﹣m1)g

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科目:高中物理 來源: 題型:


如圖所示,LMN是豎直平面內(nèi)固定的光滑軌道,MN水平且足夠長(zhǎng),LM下端與MN相切.質(zhì)量為m的小球B與一輕彈簧相連,并靜止在水平軌道上,質(zhì)量為2m的小球ALM上距水平軌道高為h處由靜止釋放,在A球進(jìn)入水平軌道之后與彈簧正碰并壓縮彈簧但不粘連.設(shè)小球A通過M點(diǎn)時(shí)沒有機(jī)械能損失,重力加速度為g.求:

(1)A球與彈簧碰前瞬間的速度大小;

(2)彈簧的最大彈性勢(shì)能EP

(3)A、B兩球最終的速度vAvB的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:


如圖所示,ab是用同種規(guī)格的銅絲做成的兩個(gè)同心圓環(huán),兩環(huán)半徑之比為2∶3,其中僅在a環(huán)所圍區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).當(dāng)該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí),a、b兩環(huán)內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和感應(yīng)電流大小之比分別為 (    )

A. 1∶1,3∶2            B. 1∶1,2∶3

C. 4∶9,2∶3            D. 4∶9,9∶4

 

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