【題目】如圖所示,在xoy坐標系內(nèi)存在一個以(a,0)為圓心、半徑為a的圓形磁場區(qū)域,方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度大小為B.另在y軸右側(cè)有一方向向左的勻強電場,電場強度大小為E,分布于y≥a的范圍內(nèi).O點為質(zhì)子源,其出射質(zhì)子的速度大小相等、方向各異,但質(zhì)子的運動軌跡均在紙面內(nèi).已知質(zhì)子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑也為a,設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m、電量為e,重力及阻力忽略不計.求:
(1)出射速度沿x軸正方向的質(zhì)子,到達y軸所用的時間;
(2)出射速度與x軸正方向成30°角(如圖中所示)的質(zhì)子,到達y軸時的位置;
(3)質(zhì)子到達y軸的位置坐標的范圍.
【答案】(1)(2)(3)(a,a+2Ba)
【解析】
試題分析:(1)質(zhì)子在磁場中做勻速圓周運動,根據(jù)洛倫茲力提供向心力得:
即:
出射速度沿x軸正方向的質(zhì)子,經(jīng)圓弧后以速度v垂直于電場方向進入電場,在磁場中運動的時間為:
質(zhì)子進入電場后做類平拋運動,沿電場方向運動a后到達y軸,由勻變速直線運動規(guī)律有:
即:
故所求時間為:
(2)質(zhì)子轉(zhuǎn)過120°角后離開磁場,再沿直線到達圖中P點,最后垂直電場方向進入電場,做類平拋運動,并到達y軸,運動軌跡如圖中所示.
由幾何關(guān)系可得P點距y軸的距離為:x1=a+asin30°=1.5a
設(shè)在電場中運動的時間為 t3,由勻變速直線運動規(guī)律有:
即
質(zhì)子在y軸方向做勻速直線運動,到達y軸時有:
所以質(zhì)子在y軸上的位置為:
(3)若質(zhì)子在y軸上運動最遠,應(yīng)是質(zhì)子在磁場中沿右邊界向上直行,垂直進入電場中做類平拋運動,
此時x′=2a
質(zhì)子在電場中在y方向運動的距離為:
質(zhì)子離坐標原點的距離為:
由幾何關(guān)系可證得,此題中凡進入磁場中的粒子,從磁場穿出時速度方向均與y軸平行,且只有進入電場中的粒子才能打到y(tǒng)軸上,因此
質(zhì)子到達y軸的位置坐標的范圍應(yīng)是(a,a+2Ba)
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)設(shè)計了一個測量物體質(zhì)量的電子裝置,其結(jié)構(gòu)如圖甲、乙所示。E形磁鐵的兩側(cè)為S極,中心為N極,可認為只有磁極間存在著磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場。一邊長為L橫截面為正方形的線圈套于中心磁極,線圈、骨架與托盤連為一體,總質(zhì)量為m0,托盤下方連接一個輕彈簧,彈簧下端固定在磁極上,支撐起上面的整個裝置,線圈、骨架與磁極不接觸。線圈的兩個頭與外電路連接(圖上未標出)。當被測量的重物放在托盤上時,彈簧繼續(xù)被壓縮,托盤和線圈一起向下運動,之后接通外電路對線圈供電,托盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止,此時由對應(yīng)的供電電流可確定重物的質(zhì)量。已知彈簧勁度系數(shù)為k,線圈匝數(shù)為n,重力加速度為g。
(1)當線圈與外電路斷開時
a.以不放重物時托盤的位置為位移起點,豎直向下為位移的正方向。試在圖丙中畫出,托盤輕輕放上質(zhì)量為m的重物后,托盤向下運動過程中彈簧彈力F的大小與托盤位移x的關(guān)系圖象;
b.根據(jù)上面得到的F-x圖象,求從托盤放上質(zhì)量為m的重物開始到托盤達到最大速度的過程中,彈簧彈力所做的功W;
(2)當線圈與外電路接通時
a.通過外電路給線圈供電,托盤和線圈恢復(fù)到未放重物時的位置并靜止。若線圈能夠承受的最大電流為I,求該裝置能夠測量的最大質(zhì)量M;
b.在線圈能承受的最大電流一定的情況下,要增大質(zhì)量的測量范圍,可以采取哪些措施?(至少答出2種)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】歐洲太空總署火星登陸器“斯基亞帕雷利”于2016年10月19日墜毀在火星表面。最新分析認為是錯誤的數(shù)據(jù)導(dǎo)致登陸器計算機提早釋放了降落傘,而減速用的推進器只點火幾秒鐘就終止,當時它仍然位于火星表面上方3.7公里處。錯誤雖只持續(xù)了1s,但足以破壞登陸器的導(dǎo)航系統(tǒng)。以下是火星登陸器離火星表面的高度隨時間變化的圖像,下列說法正確的是
A.0~t1階段的速度先增大后減小
B.在t2~t3階段處于超重狀態(tài)
C.在t1~t2階段一定是靜止的
D.在t3~t4階段做加速運動
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】內(nèi)燃機在做功沖程中,高溫氣體迅速膨脹而做功,則( 。
A.這些氣體的內(nèi)能一定不變
B.這些氣體的內(nèi)能一定增加
C.這些氣體的溫度一定降低
D.這些氣體的溫度一定升高
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】內(nèi)燃機的工作原理是:燃料在氣缸內(nèi)燃燒,將能轉(zhuǎn)化為能,產(chǎn)生的高溫高壓燃氣推動活塞對外做功,又將燃氣的能轉(zhuǎn)化為能.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在豎直桿上安裝一個光滑小導(dǎo)向槽,使豎直上拋的小球能改變方向后做平拋運動;不計經(jīng)導(dǎo)向槽時小球的能量損失;設(shè)小球從地面沿桿豎直上拋的速度大小為v,重力加速度為g;那么當小球有最大水平位移時,下列說法正確的是( )
A.導(dǎo)向槽位置應(yīng)在高為的位置
B.最大水平距離為
C.小球在上、下兩過程中,在經(jīng)過某相同高度時,合速度的大小總有v下=2v上
D.當小球落地時,速度方向與水平方向成45°角
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】汽車是我們十分熟悉的交通工具,也包含豐富的物理知識.
①汽車發(fā)電機是利用原理制成的,汽車上的熱機工作時提供動力的是沖程.
②汽車晚上行駛時車內(nèi)燈通常是關(guān)閉的,這樣可以防止(選填“車內(nèi)”或“車外”)的景物平面鏡成像而影響到司機對路況的觀察.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于慣性,下列說法正確的是
A. 靜止的物體沒有慣性
B. 速度越大的物體慣性越大
C. 受力越大的物體慣性越大
D. 質(zhì)量越大的物體慣性越大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置驗證系統(tǒng)的機械能守恒;在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩光電門12,在滑塊上固定一豎直遮光條,滑塊用細線繞過定滑輪與鉤碼相連;
(1)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平時.滑塊不掛鉤碼和細線,接通氣源后,給滑塊一個初速度,使它從軌道右端向左運動,發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間.下列能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整導(dǎo)軌水平的措施是 ;
A.調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使左端升高一些 |
B.調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使左端降低一些 |
C.遮光條的寬度應(yīng)該適當大一些 |
D.滑塊的質(zhì)量增大一些 |
(2)試驗時,測出光電門1、2間的距離L,遮光條的寬度d,滑塊和遮光條的總質(zhì)量M,鉤碼質(zhì)量m.由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間間隔為△t,則滑塊通過光電門的速度表達式為 ;若用v1、v2表示通過光電門1、2的速度,則系統(tǒng)機械能守恒成立的表達式 ;
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com