【題目】如圖甲所示,真空中兩水平放置的平行金屬板CD上分別開有正對的小孔O1O2,兩板接在交流電源上,兩板間的電壓uCD。隨時間t變化的圖線如圖乙所示.t=0時刻開始,從C板小孔O1處連續(xù)不斷飄入質(zhì)量m=3.2×10-25kg、電荷量q=1.6×10-19C的帶正電的粒子(飄入速度很小,可忽略不計).D板上方有以MN為水平上邊界的勻強(qiáng)磁場,MND板的距離d=10cm,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.10T,方向垂直紙面向里,粒子受到的重力及粒子間的相互作用力均可忽略不計,平行金屬板C、D之間距離足夠小,粒子在兩板間的運動時間可忽略不計。求:

1)從t=0到產(chǎn)t=4.0×102s時間內(nèi),有粒子能從MN飛出磁場的持續(xù)時間與粒子不能從MN飛出的時間之比;

2)粒子在磁場中運動的最長時間和最短時間。

【答案】(1)13 21.57×10-5s

【解析】1如答圖所示,帶電粒子軌跡與MN相切時,恰好飛出磁場,此時粒子運動半徑R1=d設(shè)恰能飛出磁場邊界MN的帶電粒子在電場中運動時CD兩板間的電壓為U1,從小孔O2進(jìn)入磁場時的速度為v1,根據(jù)牛頓第二定律和動能定理有

……

……

解得U1=25V.

由于粒子帶正電,因此只有在C板電勢高于D板電勢(uCD為正值)時才能被加速進(jìn)入磁場,根據(jù)圖象可得UCD=25V的對應(yīng)時刻分別為t1=0.50×10-2s,t2=1.50×10-2st=0t=4.0×10-2 s時間內(nèi),粒子飛出磁場的時間與粒子未飛出磁場的時間之比為:13.

2)粒子在磁場中做圓周運動的周期

當(dāng)粒子未飛出磁場時,在磁場中運動的時間最長,最長時間tmax=T=6.28×10-5s.

當(dāng)粒子速度最大時,在磁場中運動的時間最短,運動半徑最大。設(shè)最大半徑為Rm.由①②式得到:Rm=d.

由答圖中的幾何關(guān)系可知,粒子在磁場中運動的最短時間:tmin=T=1.57×10-5s.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】下列關(guān)于核反應(yīng)說法正確的是

A. 鈾核裂變的核反應(yīng)方程是

B. 目前世界上各國的核電站都是利用輕核聚變反應(yīng)放出的能量

C. 壓力和溫度對放射性元素衰變的快慢都沒有影響

D. 在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,從金屬表面出來的光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)

E. 按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減小,原子總能量增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,在直角坐標(biāo)系區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場,右側(cè)有一個以點(3L,0)為圓心,半徑為L的圓形區(qū)域,圓形區(qū)域與x軸的交點分別為MN,現(xiàn)有一質(zhì)量為m,帶電量為e的電子,從y軸上的A點以速度沿x軸正方向射入電場,飛出電場后從M點進(jìn)入圓形區(qū)域,速度方向與x軸夾角為30°,此時在圓形區(qū)域加如圖乙所示周期性變化的磁場,以垂直于紙面向外為磁場正方向,最后電子運動一段時間后從N飛出,速度方向與進(jìn)入磁場時的速度方向相同(與x軸夾角也為30°),(不考慮磁場變化產(chǎn)生的其他影響),求:

1)電子進(jìn)入圓形區(qū)域時的速度大小;

2區(qū)域內(nèi)勻強(qiáng)電場強(qiáng)度E的大;

3)寫出圓心磁場區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,磁場變化周期T各應(yīng)滿足的表達(dá)式。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,粗糙水平地面上放有一斜劈,小物塊以一定初速度從斜劈底端沿斜面向上滑行, 回到斜劈底端時的速度小于它上滑的初速度。已知斜劈始終保持靜止,則小物塊( )

A. 上滑所需時間與下滑所需時間相等

B. 上滑時的加速度與下滑時的加速度相等

C. 上滑和下滑過程,小物塊機(jī)械能損失相等

D. 上滑和下滑過程,斜劈受到地面的摩擦力方向相反

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,xoy坐標(biāo)系內(nèi)存在著方向豎直向下的勻強(qiáng)電場,同時在以O1為圓心的圓形區(qū)城內(nèi)有方向垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場,電子從原點O以初速發(fā)v沿平行于x軸正方向射入場區(qū),若散去磁場,電場保持不變,則電子進(jìn)入場區(qū)后從P點飛出,所用時間為t1若撤去電場,磁場保持不變,則帶電粒子進(jìn)入場區(qū)后將向下偏轉(zhuǎn)并從Q點飛出,所用時間為t2,若PQ兩個點關(guān)于x軸對稱,下面的判斷中正確的是

A. t1> t2

B. t1< t2

C. 若電場和磁場同時存在,電子將偏向y軸正方向作曲線運動

D. 若電場和磁場同時存在,電子將偏向y軸負(fù)方向作曲線運動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】A、B兩小球用不可伸長的輕繩懸掛在同一高度,如圖所示,A球的質(zhì)量小于B球的質(zhì)量,懸掛A球的繩比懸掛B球的繩更長.將兩球拉起,使兩繩均被水平拉直,將兩球由靜止釋放,兩球運動到最低點的過程中( )

A. A球的速度一定大于B球的速度

B. A球的動能一定大于B球的動能

C. A球所受繩的拉力一定小于B球所受繩的拉力

D. A球的向心加速度一定大于B球的向心加速度

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【題目】如圖所示,固定在豎直面內(nèi)的光滑金屬細(xì)圓環(huán)半徑為R,圓環(huán)的最高點通過長為L的絕緣細(xì)線懸掛質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的金屬小球,已知圓環(huán)所帶電荷量均勻分布且?guī)щ姾闪颗c小球相同,均為Q(未知),小球在垂直圓環(huán)平面的對稱軸上處于平衡狀態(tài),已知靜電力常量為k,重力加速度為g,細(xì)線對小球的拉力為F(未知),下列說法正確的是(  )

A. Q ,F

B. Q ,F

C. Q ,F

D. Q ,F

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有關(guān)對原子、原子核等相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識,下面說法不正確的是

A. 太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)

B. Th核發(fā)生一次衰變時,新核與原來的原子核相比,中子數(shù)減少了4

C. 電子被發(fā)現(xiàn)的意義在于使人類認(rèn)識到原子有核式結(jié)構(gòu)

D. 氫原子的核外電子從高軌道躍遷到低軌道時,其動能增加,電勢能減小

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【題目】如圖所示,一物塊僅在三個共點恒力F1、F2F3的作用下以速度v0水平向右做勻速直線運動,其中F1斜向右上方,F2豎直向下,F3水平向左。某時刻撤去其中的一個力,其他力的大小和方向不變,一段時間后恢復(fù)該力,則下列說法不正確的是( )

A. 如果撤去的是F1,則物塊先做勻變速曲線運動,恢復(fù)該力之后將做直線運動

B. 如果撤去的是F1,恢復(fù)F1時物塊的速度大小可能為v0

C. 如果撤去的是F3,物塊將向右做勻加速直線運動,恢復(fù)該力之后做勻速直線運動

D. 如果撤去的是F2,在恢復(fù)該力之前的時間內(nèi),因物塊做曲線運動,故在相等時間間隔內(nèi)其速度的變化量的方向時刻在改變

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