如圖所示，在第一、二象限存在場強(qiáng)均為E的勻強(qiáng)電場，其中第一象限的勻強(qiáng)電場的方向沿x軸正方向，第二象限的電場方向沿x軸負(fù)方向。在第三、四象限矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，矩形區(qū)域的AB邊與x軸重合。M是第一象限中無限靠近y軸的一點(diǎn)，在M點(diǎn)有一質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子，以初速度v0沿y軸負(fù)方向開始運(yùn)動，恰好從N點(diǎn)進(jìn)入磁場，若，不計質(zhì)子的重力，試求：

（1）N點(diǎn)橫坐標(biāo)d；

（2）若質(zhì)子經(jīng)過磁場最后能無限靠近M點(diǎn)，則矩形區(qū)域的最小面積是多少；

（3）在（2）的前提下，該質(zhì)子由M點(diǎn)出發(fā)返回到無限靠近M點(diǎn)所需的時間。


（1）  （2）S＝（3）T＝2t1+t2＝+

【解析】

試題分析：（1）粒子從M點(diǎn)到N點(diǎn)做類平拋運(yùn)動，設(shè)運(yùn)動時間為t1，則有

（1分）    （1分）    （2分）

解得，（2分）

（2）根據(jù)運(yùn)動的對稱性作出質(zhì)子的運(yùn)動軌跡如圖所示

設(shè)粒子到達(dá)N點(diǎn)時沿x軸正方向分速度為vx，則（1分）

質(zhì)子進(jìn)入磁場時的速度大小為（2分）

質(zhì)子進(jìn)入磁場時速度方向與x軸正方向夾角為45o（1分）

根據(jù)幾何關(guān)系，質(zhì)子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R＝，AB邊的最小長度為2R＝2，BC邊的最小長度為R+d＝+d，矩形區(qū)域的最小面積為S＝（2分）

（3）質(zhì)子在磁場中運(yùn)動的圓心角為，運(yùn)動時間t2＝（1分）

又（2分）

根據(jù)對稱性，質(zhì)子在第二象限運(yùn)動時間與在第一象限運(yùn)動時間相等，質(zhì)子在第一象限運(yùn)動時間（1分）

質(zhì)子由M點(diǎn)出發(fā)返回M點(diǎn)所需的時間為：T＝2t1+t2＝+（2分）


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


核聚變電站被稱為“人造太陽”，它來自下面的反應(yīng)：4個質(zhì)子(氫核)聚變成1個α粒子，同時釋放2個正電子和2個沒有靜止質(zhì)量的中微子，質(zhì)子、氦核、正電子的質(zhì)量分別為mp、mα、me，真空中的光速為c．此聚變的核反應(yīng)方程       ，核反應(yīng)過程中釋放的能量△E=       ．

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科目：高中物理 來源： 題型：


關(guān)于經(jīng)典時空觀和相對論時空觀，下列說法錯誤的是

A．經(jīng)典時空觀認(rèn)為時間和空間是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動而存在的

B．相對論時空觀認(rèn)為時間和空間與物體及其運(yùn)動有關(guān)系

C．經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀物體、低速運(yùn)動問題，不適用于高速運(yùn)動的問題

D．當(dāng)物體的運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速時，相對論和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論仍有很大的區(qū)別

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，長度為L的細(xì)繩，上端固定在天花板O點(diǎn)，下端拴著質(zhì)量為m的小球．當(dāng)把細(xì)繩拉直時，細(xì)繩與豎直線的夾角為θ=60°，此時小球恰靜止于光滑的水平面上．

 
（1）當(dāng)球以角速度ω1=   做圓錐擺運(yùn)動時，細(xì)繩對小球的拉力FT1為多大？水平面對小球的支持力FN1是多大？

（2）當(dāng)球以角速度ω2=  做圓錐擺運(yùn)動時，細(xì)繩對小球的拉力FT2及水平面對小球的支持力FN2各是多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，兩根間距為d的光滑金屬導(dǎo)軌，平行放置在傾角為q = 30°的斜面上，導(dǎo)軌的右端接有電阻R，整個裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直。導(dǎo)軌上有一質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒與兩導(dǎo)軌垂直且接觸良好，金屬棒以一定的初速度v0在沿著導(dǎo)軌上滑一段距離L后返回 ，不計導(dǎo)軌電阻及感應(yīng)電流間的相互作用。下列說法正確的是

A．導(dǎo)體棒沿著導(dǎo)軌上滑過程中通過R的電量q=

B．導(dǎo)體棒返回時先做勻加速運(yùn)動，最后做勻速直線運(yùn)動

C．導(dǎo)體棒沿著導(dǎo)軌上滑過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q=mv02-mgL

D．導(dǎo)體棒沿著導(dǎo)軌上滑過程中克服安培力做的功W= (mv02-mgL)

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科目：高中物理 來源： 題型：


下面正確的說法是

A．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光具有粒子性

B．紅外線的波長比X射線的波長短，可利用它從高空對地面進(jìn)行遙感攝影

C．γ射線的貫穿本領(lǐng)比β粒子的強(qiáng)，可利用它檢查金屬內(nèi)部傷痕

D．太陽輻射能量主要來自太陽內(nèi)部的裂變反應(yīng)，以光和熱的形式向外輻射

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，在光滑的水平地面上有一個表面光滑的立方體Q。一長為L的輕桿下端用光滑鉸鏈連接于O點(diǎn),O點(diǎn)固定于地面上，輕桿的上端連接著一個可視為質(zhì)點(diǎn)的小球P，P 和Q的質(zhì)量相等,小球靠在立方體左側(cè)，桿豎直，整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。受到輕微擾動后P倒向右側(cè)并推動Q。下列說法中正確的是

A．在小球和立方體分離前，當(dāng)輕桿與水平面的夾角為θ時，小球的速度大小

B．在小球和立方體分離前，當(dāng)輕桿與水平面的夾角為θ時，立方體和小球的速度大小之比為sinθ

C．在小球和立方體分離前,小球所受的合外力一直對小球做正功

D．在落地前小球的機(jī)械能一直減少

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，P是一個帶電體，將原來不帶電的導(dǎo)體球Q放入P激發(fā)的電場中并接地，a、b、c、d是電場中的四個點(diǎn)。則靜電平衡后

A．導(dǎo)體Q仍不帶電

B．a(chǎn)點(diǎn)的電勢高于b點(diǎn)的電勢

C．檢驗(yàn)電荷在a點(diǎn)所受電場力等于b點(diǎn)所受電場力

D．帶正電的檢驗(yàn)電荷在c點(diǎn)的電勢能大于d點(diǎn)的電勢能

 


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科目：高中物理 來源： 題型：


一列簡諧橫波，A為振源，在B點(diǎn)剛開始振動時的圖象如圖所示。圖中數(shù)據(jù)單位都是m，已知波的傳播速度為10 m/s，下列說法正確的是(　　)

A．振源A開始振動時的速度方向向下

B．從振源A開始振動到形成如圖所示波形，經(jīng)過時間為1.6 s

C．此后再經(jīng)過0.2 s，振源A到達(dá)波峰

D．從M點(diǎn)開始運(yùn)動到如圖所示時刻，M通過的路程為1.0 m

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