【題目】平行金屬板MNOP水平正對(duì)放置,板長(zhǎng)為2l,板問距為l.虛線NP右側(cè)足夠大的空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),F(xiàn)以O為坐標(biāo)原點(diǎn),沿OM方向建立坐標(biāo)軸oy。質(zhì)量為m、電為+q的帶電粒子(不計(jì)重力)可以分別從oy軸上O、M間任意點(diǎn)(包含OM兩點(diǎn))以相同的水平速度v0射入板間,每個(gè)粒子單獨(dú)射入,每個(gè)粒子在板間運(yùn)動(dòng)過程中板間電壓保持恒定.且認(rèn)為電場(chǎng)只分布在兩板之間的區(qū)域;射人點(diǎn)不同的粒子偏轉(zhuǎn)電壓不同,以確保從y軸上O、M間任意位置水平射入的粒子,均恰好到達(dá)P點(diǎn)并離開電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng),求:

(1)粒子射人點(diǎn)坐標(biāo)y與對(duì)應(yīng)偏轉(zhuǎn)電壓U的關(guān)系式;

(2)若要使從OM間任意位置射人電場(chǎng)的粒子經(jīng)磁場(chǎng)后均能不與平行金屬板碰撞而直接到達(dá)y軸,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值;

(3)在滿足(2)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值條件下求這些粒子從y軸上出發(fā)到再次到達(dá)y軸的最短時(shí)間.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】(1)設(shè)粒子射入點(diǎn)坐標(biāo)為y時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓為U,場(chǎng)強(qiáng)為E,在電場(chǎng)中的時(shí)間為t,加速度為a,則在電場(chǎng)中有:

................................

................................

................................

................................

聯(lián)立以上各式得: ;

(2) 設(shè)粒子射入點(diǎn)坐標(biāo)為時(shí),到達(dá)P點(diǎn)的速度豎直分速度為,度偏角為,如圖

.........................

.............................

.............................

聯(lián)立、、、、得: ..........................

設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí),在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R

..............................

設(shè)則該粒子從磁場(chǎng)邊界的Q點(diǎn)射出,由幾何關(guān)系得

...............................

聯(lián)立、得: ................................

則從O、M之間任意點(diǎn)射入的粒子,都會(huì)到達(dá)Q點(diǎn).、可知:到達(dá)Q點(diǎn)的粒子在水平向左及斜向左下方450的范圍內(nèi),且水平分速度均為v0,故要使所有粒子都達(dá)到y軸,由幾何關(guān)系知:

..............................

聯(lián)立、得: .............................

故磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為 ;

(3) 分析可知,所有粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和離開磁場(chǎng)到再次到達(dá)y軸的時(shí)間t3均相等,且

................................

在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 .............

..................................

聯(lián)立、、得:

...........................

故粒子從y軸上出發(fā)到再次到達(dá)y軸的最短時(shí)間:

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:

【題目】水平光滑直軌道ab與半徑為R的豎直半圓形光滑軌道bc相切,一小球以初速度v0沿直軌道向右運(yùn)動(dòng).如圖所示,小球進(jìn)入圓形軌道后剛好能通過c點(diǎn),然后小球做平拋運(yùn)動(dòng)落在直軌道上的d點(diǎn),則(  )

A. 小球到達(dá)c點(diǎn)的速度為

B. 小球到達(dá)b點(diǎn)進(jìn)入圓形軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力為mg

C. 小球在直軌道上的落點(diǎn)db點(diǎn)距離為R

D. 小球從c點(diǎn)落到d點(diǎn)所需時(shí)間為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在y軸右方有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0.20T。有一質(zhì)子以速度v = 2.0×106m/s,從x軸上的A點(diǎn)(10cm,0)沿與x軸正方向成30°斜向上射入磁場(chǎng)。質(zhì)子質(zhì)量取m = 1.6×10-27kg,電量q = 1.6×10-19C,質(zhì)子重力不計(jì)。求:

1質(zhì)子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑;

2質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd,現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、3v速度勻速拉出磁場(chǎng),則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的兩個(gè)過程中()

A. 導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同

B. 導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同

C. 導(dǎo)體框中c、d兩點(diǎn)電勢(shì)差相同

D. 通過導(dǎo)體框截面的電量相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】金屬絲ab由兩段粗細(xì)相同、材料不同的金屬拼接而成,但僅從外觀上看不出拼接點(diǎn)的位置。為找到拼接點(diǎn)的位置、同時(shí)測(cè)出兩種材料的電阻率,某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):

1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑時(shí)如圖1所示,則d=_____mm

(2)將歐姆表的選擇開關(guān)撥至“×1”倍率擋,進(jìn)行歐姆表調(diào)零后測(cè)量金屬絲的電阻,表盤指針如圖2所示,則金屬絲的電阻為________Ω。

(3)將金屬絲ab拉直后固定在絕緣米尺上,其中a端點(diǎn)固定在米尺的0刻度上,測(cè)得金屬絲的長(zhǎng)度為99.00cm。在金屬絲上夾上一個(gè)可移動(dòng)的小金屬夾P,用圖3的電路進(jìn)行測(cè)量。閉合開關(guān)S,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,保持理想電流表的示數(shù)為0.450A不變,理想電壓表U的示數(shù)隨aP間距離x的變化如下表:

x/cm

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

98.00

U/v

0.26

0.52

0.78

1.04

1.30

1.45

1.49

1.53

1.57

1.60

利用描點(diǎn)法在圖中繪出U-x圖象__________(圖中已描出了部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn))。并根據(jù)圖像確定兩種材料的拼接點(diǎn)與a的距離為_________cm。兩種材料中,較大的電阻率是___________Ω·m。(保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,靠輪傳動(dòng)裝置中右輪半徑為2r,a為它邊緣上的一點(diǎn),b為輪上的一點(diǎn)、距軸為r;左側(cè)為一輪軸,大輪的半徑為4r,d為它邊緣上的一點(diǎn);小輪半徑為r,c為它邊緣上的一點(diǎn)。若傳動(dòng)中靠輪不打滑,則

下列說法錯(cuò)誤的是()

A. a點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小之比為1:4

B. a點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度之比為1:1

C. c點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度之比為2:1

D. b點(diǎn)與d點(diǎn)的周期之比為2:1

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】20171016日,美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)等機(jī)構(gòu)聯(lián)合宣布首次發(fā)現(xiàn)雙中子星并合引力波事件,如圖為某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖,若A星的軌道半徑大于B星的軌道半徑,雙星的總質(zhì)量M,雙星間的距離為L,其運(yùn)動(dòng)周期為T,則

A. A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量

B. A的線速度一定大于B的線速度

C. L一定,M越大,T越大

D. M一定,L越大,T越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路來測(cè)量定值電阻R0的阻值(約為幾歐到十幾歐)及電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。實(shí)驗(yàn)器材有待測(cè)電源待測(cè)電阻R0,電流表A(量程為0.6 A內(nèi)阻不計(jì))電阻箱R(099.9 Ω),開關(guān)S1S2導(dǎo)線若干。

1先測(cè)電阻R0的阻值,學(xué)習(xí)小組同學(xué)的操作如下先閉合S1S2,調(diào)節(jié)電阻箱,讀出其示數(shù)R1和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I,然后斷開________,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表的示數(shù)仍為I,讀出此時(shí)電阻箱的示數(shù)R2,則電阻R0________.

2同學(xué)們通過上述操作測(cè)得電阻R09.5 Ω,繼續(xù)測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。該小組同學(xué)的做法是閉合S1,斷開S2,多次調(diào)節(jié)電阻箱,讀出多組電阻箱示數(shù)R和對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I,由測(cè)得的數(shù)據(jù)繪制了如右圖所示的-R圖線,利用圖象求出該電源的電動(dòng)勢(shì)E________ V,內(nèi)阻r________ Ω

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為簡(jiǎn)化的電動(dòng)機(jī)工作原理,相距為L的兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi),端點(diǎn)MP間接有直流電源,電路中的電流為I,質(zhì)量為m的重物跨過光滑定滑輪與電阻為R的導(dǎo)體棒ab相連,豎直方向上存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),在安培力作用下ab棒向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),以下說法正確的是(

A. 磁場(chǎng)方向一定豎直向上

B. 若導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng),t時(shí)間內(nèi)“電動(dòng)機(jī)”輸出的機(jī)械能

C. 導(dǎo)體ab向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流

D. 安培力對(duì)ab棒做的功一定等于電路產(chǎn)生的熱量

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同步練習(xí)冊(cè)答案